上流式颗粒化厌氧污泥反应床底部有大量沉降性能良好的颗粒化厌氧污泥，反应器上部设置三相分离器。容器内分为2个区，分离器下部是反应区，上部是沉淀区，在反应区中部根据污泥的分布分为颗粒污泥层与悬浮污泥层。
废水通过泵从池底部布水器均匀进入反应池，在厌氧微生物的作用下，废水中的有机物被分解为甲烷和二氧化碳等物质。由于三相分离器的作用，使得混合液中的污泥得以有沉淀分离与再絮凝的环境，有利于提高污泥的沉淀性能，同时有足够的污泥
来降解废水中的可溶性有机物，所以有机负荷及去除效率都较高。反应后的气冰、泥混合物由UASB上部的三相分离器分离，沼气从反应器顶部排出并回收利用;污泥和处理后的水在重力作用下分离，出水从反应器上部集水槽排出，回流污泥沿着斜壁返回到UASB反应区，剩余污泥则排出池外。