污泥发酵的原理是利用微生物将有机废水中的有机物质进行分解、转化和降解。这个过程主要包括发酵容器的设计和操作、菌群的培养和调控等几个方面。污泥发酵过程中，微生物通过代谢作用将污泥中的有机物转化成稳定的腐殖质，从而实现污泥的稳定化、无害化和资源化。
污泥发酵具体过程可分为以下阶段：
中温阶段：好氧发酵过程初期，堆体基本呈中温状态，嗜温微生物较活跃，并利用糖类和淀粉类等较易利用的有机质进行旺盛的代谢活动。
高温阶段：当堆体温度升至45℃以上时进入高温阶段。在这一阶段，嗜温微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是嗜热微生物。基质中残留的和新形成的可溶性有机质继续被氧化分解，复杂的有机质如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解。
降温阶段：在内源呼吸后期，剩下部分较难分解的有机质和新形成的腐殖质。此时微生物的活性下降，堆体发热量减少，温度下降，嗜温微生物又占优势，对残余较难分解的有机质作进一步分解。此过程伴随着污泥水分的快速大量散失，含水率降低至40%~45%，从而完成污泥减量化。
