UASB厌氧反应器由污泥反应区、三相分离器（含沉淀区）和气室三部分组成，采用底部进水方式设计。污水从反应器底部流入污泥层（污泥浓度20–40 gVSS/L），与厌氧微生物充分接触后，有机物被分解为沼气（CH₄占70%–80%）。沼气以微气泡形式释放，合并上升并搅动污泥层，形成污泥悬浮混合液进入三相分离器；沼气经反射板折流进入气室（反射板与缝隙间距100–200 mm防止气体窜入沉淀区），通过导管导出利用。固液混合液在沉淀区絮凝沉降，污泥沿斜壁滑回反应区，清水则从溢流堰排出。

该设备具备高效处理能力，容积负荷达5–10 kgCOD/m³·d（中温条件），COD去除率40%–70%。能耗显著低于好氧工艺，无需搅拌设备，仅依靠沼气上升维持污泥悬浮，节省动力成本。污泥产量仅为传统工艺的1/5，氮磷需求减少30%，且厌氧过程可杀灭寄生虫和病毒。颗粒污泥结构增强抗冲击负荷能力，支持间歇运行（污泥可长期储存），启动周期短至30天。沼气热值≥5000 kcal/m³，可直接回收作为能源。

理想运行温度为20–30℃，塔高需≥6 m以确保水力停留，塔体外部需保温。三相分离器设计严格：集气室缝隙面积占顶部15%–20%，低浓度污水需扩大过流面积以降低上升流速。材质选用碳钢衬胶、304不锈钢或玻璃钢，适应pH 6.0–8.5环境。适用于食品、制药、化工等高浓度有机废水（COD ≤5000 mg/L）及城市污水等低浓度废水。

通过优化三相分离器和颗粒污泥技术，解决了高浓度废水处理中的酸化控制问题，结构紧凑节省占地30%以上。作为成熟资源化工艺，UASB在实现污染治理的同时回收沼气，综合效益好。