原理
UASB反應器廢水被盡可能均勻的引入反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內部的循環，這對于顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒有附著的氣體被收集到反應器頂部的三相分離器的集氣室。置于 集氣室單元縫隙之下的擋板的作用為氣體發射器和防止沼氣氣泡進入沉淀區，否則將引起沉淀區的絮動，會阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經過分離器縫隙進入沉淀區。
由于分離器的斜壁沉淀區的過流面積在接近水面時增加，因此上升流速在接近排放點降低。由于流速降低污泥絮體在沉淀區可以絮凝和沉淀。累積在三相分離器上的污泥絮體在一定程度上將超過其保持在斜壁上的摩擦力，其將滑回反應區，這部分污泥又將與進水有機物發生反應。
構造
UASB反應器包括以下幾個部分：進水和配水系統、反應器的池體和三相分離器。
在UASB反應器中最重要的設備是三相分離器，這一設備安裝在反應器的頂部并將反應器分為下部的反應區和上部的沉淀區。為了在沉淀器中取得對上升流中污泥絮體/顆粒的滿意的沉淀效果，三相分離器個主要的目的就是盡可能有效地分離從污泥床/層中產生的沼氣，特別是在高負荷的情況下，在集氣室下面反射板的作用是防止沼氣通過集氣室之間的縫隙逸出到沉淀室，另外擋板還有利于減少反應室內高產氣量所造成的液體絮動。反應器的設計應該是只要污泥層沒有膨脹到沉淀器，污泥顆粒或絮狀污泥就能滑回到反應室(應該認識到有時污泥層膨脹到沉淀器中不是一件壞事。相反，存在于沉淀器內的膨脹的泥層將網捕分散的污泥顆粒/絮體，同時它還對可生物降解的溶解性COD起到一定的去除作用)。只一方面，存在一定可供污泥層膨脹的自由空間，以防止重的污泥在暫時性的有機或水力負荷沖擊下流失是很重要的。水力和有機(產氣率)負荷率兩者都會影響到污泥層以及污泥床的膨脹。UASB系統原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮體的基礎上，并結合在反應器內設置污泥沉淀系統使氣、液、固三相得到分離。形成和保持沉淀性能良好的污泥(其可以是絮狀污泥或顆粒型污泥)是UASB系統良好運行的根本點 [1]。
附屬設備
1、剩余沼氣燃燒器
一般不允許將剩余沼氣向空氣中排放，以防污染大氣。在確有剩余沼氣無法利用時，可安裝余氣燃燒器將其燒掉。燃燒器應裝在安全地區，并應在其前安裝閥門和阻火器。剩余氣體燃燒器，是—種安全裝置，要能自動點火和自動滅火。剩余氣體燃燒器和消化池蓋、或貯氣柜之間的距離，一般至少需要15m，并應設置在容易監視的開闊地。
2、保溫加熱設備
厭氧消化像其他生物處理工藝一樣受溫度影響很大，厭氧工藝受溫度影響更加顯著。中溫厭氧消化的溫度范圍從30～35℃，可以計算在20℃和10℃的消化速率大約分別是30℃下值的35%和12%。所以，加溫和保溫的重要性是不言而喻的。如果工廠或附近有可利用的廢熱或者需要從出水中間收效量，則安裝熱交換器是必要的。
3、監控設備
為提高厭氧反應器的運行可靠性，必須設置各種類型的計量設備和儀表，如控制進水量、投藥量等計量設備和pH計(酸度計)、溫度測量等自動化儀表。自動計量設備和儀表是自動控制的基礎。對UASB反應器實行監控的目的主要有兩個，一個是了解進出水的情況，以便觀測進水是否滿足工藝設計情況;另外一個目的是為了控制各工藝的運行，判斷工藝運行是否正常。由于UASB反應器的特殊性還要增加一些檢測項目，如揮發性有機酸(VFA)、堿度和甲烷等。但是，這些設備屬于標準設備，一些設備還很難形成在線的測量和控制 [1]。
分離裝置
三相分離器是UASB反應器特點和最重要的裝置。它同時具有兩個功能：
1) 能收集從分離器下的反應室產生的沼氣;
2) 使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。
三相分離器設計要點匯總：
1) 集氣室的隙縫部分的面積應該占反應器全部面積的15～20%;
2) 在反應器高度為5～7m時，集氣室的高度在1.5～2m;
3) 在集氣室內應保持氣液界面以釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成;
4) 在集氣室的上部應該設置消泡噴嘴，當處理污水有嚴重泡沫問題時消泡;
5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應該在100～200mm以避免上升的氣體進入沉淀室;
6) 出氣管的直管應該充足以保證從集氣室引出沼氣，特別是有泡沫的情況。
