Quá trình bám dính của giá thể vi sinh xử lý nước thải BIOQS được chia thành 4 giai đoạn như sau:
Kết dính ban đầu, đây là giai đoạn mà vi sinh bám vào bề mặt giá thể tạo thành một lớp màng nhầy. Sự phát triển giống như quá trình vi sinh vật lơ lửng, tất cả ở trong cùng một điều kiện giống nhau.
Đây là giai đoạn phát triển, các vi sinh vật trên màng nhầy bắt đầu quá trình phân hủy sinh học.
Giai đoạn trưởng thành, lúc này vi sinh vật đã phát triển mạnh, lớp màng dày lên, sự phân hủy các chất hữu cơ cũng trở nên mạnh mẽ nhất. Chính vì thế, lượng cơ chất đưa vào cũng phải đủ cho quá trình trao đổi chất, nếu không sẽ bị giảm sinh khối, lớp màng cũng sẽ mỏng dần đi.
Phân tán, sau khi phát triển đến một mức độ nhất định, lớp màng sẽ không dày thêm nữa, tính ổn định cao, vi sinh sẽ tróc ra khỏi bề mặt giá thể. Sự trao đổi chất diễn ra sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành CO2 và nước.
Lượng vi sinh vật không thay đổi, không có sự gia tăng sinh khối trong giai đoạn này, tuy nhiên lượng cơ chất cung cấp vẫn phải đảm bảo, nếu không vi sinh sẽ thiếu dinh dưỡng và bắt buộc phải phân hủy nội bào.
Các giai đoạn trên sẽ diễn ra cùng lúc và xen kẽ với nhau khiến quá trình phân hủy sinh học cũng diễn ra liên tục. Dựa vào nguyên lý hoạt động này, vi sinh xử lý nước thải BIOQS được ứng dụng rất hiệu quả trong xử lý nước thải công nghiệp, giảm thiểu lượng bùn sinh ra, giảm thiểu mùi hôi khi phân hủy hợp chất hữu cơ, tăng khả năng vận hành hệ thống.