UASB厭氧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。
　　UASB厭氧反應器優點
　　UASB比較廣泛應用于高濃度的有機廢水處理，相比于其他反應器有其獨特的優點，具體如下：
　　（1）可培養出降解活性較高的顆粒污泥：由于厭氧顆粒污泥降解能力強，沉降性能好，所以利用UASB反應器處理大部分高濃度有機廢水，在反應運行穩定的前提下，顆粒污泥的生長可維持反應器內較高的生物量。
　　（2）初次啟動時間較長但二次啟動較短：UASB反應器初次啟動所需時間較長。但是當UASB正常運行后進行二次啟動，由于在初次啟動過程中產生有剩余顆粒污泥，而成熟的顆粒污泥可以在常溫下保存很長時間而不損失其活性，并且對各類廢水有較強的適應能力，所以反應器的二次啟動時間將大大縮短。
　　（3）對各類廢水的適應性較強：厭氧顆粒污泥對各種不利條件的抗性較強，利用UASB反應器可以處理各種濃度的有機廢水，也可處理有毒有害廢水，如含酚廢水等。同時，UASB反應器對溫度的要求也較低，不僅可在高溫、中溫條件下進行，也可在常溫、低溫下進行反應，且能取得較高的處理效果。
　　（4）無需設分離裝置，簡化工藝：由于在反應器的頂部設置了氣固液三相分離器，沉降性能良好的厭氧顆粒污泥可以通過三相分離器自行下降并返回到下部的反應區，避免了增設沉淀分離裝置、輔助脫氣裝置及回流污泥設備，簡化了工藝，減少了裝置的投資成本和反應運行費用。同時，顆粒污泥在上升后終返回到反應區，在反應器內部保持了污泥的總量，能夠維持較高的生物量。
　　（5）反應器內無需攪拌設備也無需投加填料和載體：在UASB反應器中，由于顆粒污泥的密度較小，在適度的水力負荷范圍內，可以靠反應器內產生的上升氣流和水流上升力來推動污泥與污水的充分混合及接觸，因此，無須另設攪拌設備和回流污泥設備，降低裝置投入成本。由于在UASB反應器中，上升的污水是通過與反應器中的顆粒污泥充分接觸發生厭氧反應的，所以無須另外投加填料和載體。
　　（6）一般不易形成股流：由于反應器中產生的上升氣流和污水的力較為均勻，污水向動在反應區與顆粒污泥充分混合，所以在UASB反應器內在負荷適度、布水均勻的情況下一般不易形成股流。
　　厭氧處理系統具有負荷高、投資少、運行費用低、可以回收部分能源等優點，非常適合使用。