UASB厭氧反應器由污泥反應區、三相分離器（含沉淀區）和氣室三部分組成，采用底部進水方式設計。污水從反應器底部流入污泥層（污泥濃度20–40 gVSS/L），與厭氧微生物充分接觸后，有機物被分解為沼氣（CH?占70%–80%）。沼氣以微氣泡形式釋放，合并上升并攪動污泥層，形成污泥懸浮混合液進入三相分離器；沼氣經反射板折流進入氣室（反射板與縫隙間距100–200 mm防止氣體竄入沉淀區），通過導管導出利用。固液混合液在沉淀區絮凝沉降，污泥沿斜壁滑回反應區，清水則從溢流堰排出。

該設備具備高效處理能力，容積負荷達5–10 kgCOD/m3·d（中溫條件），COD去除率40%–70%。能耗顯著低于好氧工藝，無需攪拌設備，僅依靠沼氣上升維持污泥懸浮，節省動力成本。污泥產量僅為傳統工藝的1/5，氮磷需求減少30%，且厭氧過程可殺滅寄生蟲和病毒。顆粒污泥結構增強抗沖擊負荷能力，支持間歇運行（污泥可長期儲存），啟動周期短至30天。沼氣熱值≥5000 kcal/m3，可直接回收作為能源。

理想運行溫度為20–30℃，塔高需≥6 m以確保水力停留，塔體外部需保溫。三相分離器設計嚴格：集氣室縫隙面積占頂部15%–20%，低濃度污水需擴大過流面積以降低上升流速。材質選用碳鋼襯膠、304不銹鋼或玻璃鋼，適應pH 6.0–8.5環境。適用于食品、制藥、化工等高濃度有機廢水（COD ≤5000 mg/L）及城市污水等低濃度廢水。

通過優化三相分離器和顆粒污泥技術，解決了高濃度廢水處理中的酸化控制問題，結構緊湊節省占地30%以上。作為成熟資源化工藝，UASB在實現污染治理的同時回收沼氣，綜合效益好。