UASB厭氧罐經(jīng)過調(diào)節(jié)pH和溫度的廢水進入反應(yīng)器底部的混合區(qū)，并與來自外循環(huán)回流的泥水混合液充分混合后進入顆粒污泥膨脹床區(qū)進行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進水COD在此處被降解，產(chǎn)生大量沼氣。由于沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹功產(chǎn)生了氣提的作用，使得沼氣、污泥和水的混合物上升，經(jīng)過填料區(qū)的降解后，混合液至反應(yīng)器頂部的三相分離器，沼氣在該處與泥水分離后并被導(dǎo)出處理系統(tǒng)。泥水混合物則沿擋泥板下降至反應(yīng)器底部的混合區(qū)，并于進水充分混合后再次進入污泥膨脹床區(qū)，形成所謂內(nèi)循環(huán)。根據(jù)不同的進水COD負荷和反應(yīng)器的不同構(gòu)造，外循環(huán)回流量可達進水流量的0.5-10倍。經(jīng)膨脹床處理后的廢水除一部分參與循環(huán)外，其余污水繼續(xù)上升，污水進入填料區(qū)進行剩余COD降解與產(chǎn)沼氣過程，提高和保證了出水水質(zhì)。由于大部分COD已經(jīng)被降解，所以填料區(qū)的COD負荷較低，產(chǎn)氣量也較小。該處產(chǎn)生的沼氣也是由三相分離器收集，通過集氣管導(dǎo)出處理系統(tǒng)。經(jīng)過填料區(qū)處理后的廢水經(jīng)三相分離器作用后，上清液經(jīng)出水區(qū)排走，顆粒污泥則返回污泥床。

UASB厭氧罐廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)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(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內(nèi)部的循環(huán)，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(yīng)器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)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(yīng)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(fā)射器和防止沼氣氣泡進入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)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(jīng)過分離器縫隙進入沉淀區(qū)。

由于分離器的斜壁沉淀區(qū)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(qū)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(yīng)區(qū)，這部分污泥又將與進水有機物發(fā)生反應(yīng)。