厌氧颗粒污泥（Anaerobic Granular Sludge）基于20世纪80年代初发展起来的生物颗粒污泥技术，是在高的水力剪切下，由产甲烷菌、产乙酸菌和水解发酵菌等构成的，沉降性优于活性污泥絮体的自凝聚体。
颗粒污泥的形成实际上是微生物固定的一种形式，其外观为具有相对规则的球形或椭圆形黑色颗料。颗粒污泥的粒径一般为0.1~5mm，个别大的有7mm、密度为1.04-1.08 cm³，比水略重，具有良好的沉降性能和降解水中有机物的产甲烷活性。
在光学显微镜下观察，颗粒污泥呈多孔结构，表面有一层透明胶状物，其上附着甲烷菌。颗粒污泥靠近外表面部分的细胞密度大，内部结构松散、细胞密度较小。粒径较大的颗粒污泥往往有一个空腔，这是由于颗粒污泥内部营养不足使细胞自溶而引起的。大而空的颗粒污泥容易破碎，其破碎的碎片成为新生颗粒污泥的内核，一些大的颗粒污泥还会因内部产生的气体不易释放出去而容易上浮。
厌氧颗粒污泥因其优于絮状污泥的沉降性及高的污泥浓度，抗水力负荷和冲击负荷的能力大大增强，使得第三代高效厌氧生物反应器的发展应用成为可能，对厌氧水处理工艺有着巨大的贡献。