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。

三相分離器是UASB反應器特點和重要的裝置。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。

對于低濃度污水處理，當水力負荷是限制性設計參數時，在三相分離器縫隙處保持大的過流面積，使得的上升流速在這一過水斷面上盡可能的低是十分重要的