UASB厌氧反应器可分为两个区域，反应区和气、液、固三相分离区。在反应区下部，是由沉淀性能良好的污泥（颗粒污泥或絮状污泥），形成厌氧污泥床。当废水由底部进入反应器后，由于水的向上流动和产生的大量气体上升形成了良好的自然搅拌，并使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。悬浮液进入分离区后，气体进入集气室被分离，含悬浮液的废水进入分离区的沉降室，由于气体已被分离，在沉降室扰动很小，污泥在此沉降，由斜面返回反应区。
UASB的设计
UASB的工艺设计主要是计算UASB的容积、产气量、剩余污泥量、营养需求的平衡量。
UASB的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3-8m，多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了保证反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。
气液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用，因此设计时应给予特别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几点要求:
1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀;
2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角;UASB厌氧反应器启动前注意事项
3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/m2.h;
4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中;
5、应防止集气器内产生大量泡沫。
第2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度-面积比来加以满足。
对于低浓度污水，主要用限制表面水力负荷来控制;对于中等浓度和高浓度污水，在高负荷下，单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明，只要负荷率不超过20kgCOD/m3.d，UASB高度尚未见到有大于10m的报道，第三代厌氧反应器除外。
污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以在运行操作过程中，应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件，使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能，不仅对于分离器的工作是具有重要意义，对于整个有机物去除率更加至关重要。
特别要注意避免气泡进入沉淀区，要使固--液进入沉淀区之前就与气泡很好分离。在气--液表面上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区，所以在设计中必须事先就考虑到:
(1)采用适当的技术措施，尽可能避免浮渣的形成条件，防范浮渣层的形成;
(2)必须要有冲散浮渣的设施或装置，在污泥反应区一旦出现浮渣的情况下，能够及时破坏浮渣层的形成，或能够及时排除浮渣。
如上所述，UASB中污水与污泥的混合是靠上升的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此，一般采用多点进水，使进水均匀地分布在床断面上，其中的关键是要均匀--匀速、匀量。
UASB容积的计算一般按有机物容积负荷或水力停留时间进行。设计时可通过试验决定参数或参考同类废水的设计和运行参数。
UASB厌氧反应器启动前注意事项
5.1 对初期启动UASB目标要明确。对UASB（第一阶段）启动初期，不要追求反应器的处理效率和出水质量。初期的目标是使反应器逐渐进入“工作”状态。是使菌种由休眠状态恢复、活化的过程。在这一过程中，当菌种从休眠状态中恢复到营养细胞的状态后，它们还要经历对废水性质的适应。在整个驯化增殖过程中，而原种污泥中可能浓度较低甲烷菌增长速度相对于产酸菌要慢得多。因此在颗粒污泥出现前的这一段相当长。这一段不可能快，也不能较大的负荷。
5.2 当废水CODcr浓度低于2000mg/L时，一般不需要稀释，可直接进液。当废水CODcr浓于2000mg/L时，可采用进水稀释，增大进水量，促使处理设施水流分布均匀。
5.3 负荷增加的操作方法：启动最初负荷可从0.1~2.0 kgCOD/m3·d开始，当降解的CODcr去除率达到80%后，再逐步增大负荷。负荷不应增加太快，只要略高于容积负荷0.1 kgCOD/m3·d即可。水力保留时间大于24小时。连续。直到气体产生。5天后检查产气是否达到略高于0.1 m3/m3·d。如果5天后反应器产气量仍未达到这一数值，可以停止进水，3天后再恢复进液，直到产气量增加达到0.1 m3/m3·d。
检查出水VFA，VFA过高，则表示反应器负荷相当于当时的菌种活力偏高。出水VFA若高于8mmol/l，则停止进水，直到反应器内VFA低于3mmol/l后，再继续以原浓度、原负荷进水，如果出水VFA低于3mmol/l，说明反应器良好。
5.4 增加负荷量：
增加负荷量可以通过增大进水量，或者降低进水稀释比的方法，负荷每次可提升20~30%，可以重复进行。每次操作所需时间长短不同，时长达两周，时仅需几天，要根据监测数据判断，直到达到设计负荷为止。
5.5 水力停留时间：水力停留时间对于厌氧工艺的影响是通过上升流速来表现的。一方面高的液体流速增加污水内进水区的扰动，因此增加了生物污泥与进水机物之间的接触，利于提高去除率。在采用传统的UASB的情况下，上升流速的平均值一般不超过0.5m/h。这是为颗粒污泥形成的重要条件之一。
5.6 中始终保持VFA/ALK=0.3以下。否则挥发性脂肪酸积累失败。
