升流式厌氧污泥床（UASB）反应器，集生物反应与污泥沉淀与一体，是一种结构紧凑且高效的厌氧反应器。典型的UASB反应器高程从下至上可分为反应区（包括污泥床层、污泥悬浮层）、三相分离区和沉淀区。

一、污泥床层
污泥床层位于反应器的底部，是一层由颗粒污泥组成的沉淀性良好的污泥，其浓度在40000～80000mg/L,容积约占整个UASB反应器的30%，它对反应器的有机物降解量占整个反应器降解量的70%～90%。因此，在污泥床层内产生大量的沼气，并通过上升作用使得整个污泥床层得到良好的混合。颗粒污泥的腥臭主要与有机负荷、水力负荷及温度、pH值等有关。
二、污泥悬浮层
污泥悬浮层位于反应器的中上部，其容积约占整个UASB反应器床体的70%。悬浮层的污泥浓度低于污泥床，通常为15000～30000mg/L或还小，由于絮体污泥组成，为非颗粒污泥，靠来自污泥床中的上升气泡使该层污泥得到良好的混合。它对反应器的有机物降解量占整个反应器降解量的10%～30%。
三、沉淀区
沉淀区位于反应器的上部，其作用为：（1）沉淀区分离由上升流水夹带进入出水区的固体颗粒，并使之沿沉淀区底部的斜壁滑下，重新回到反应区，以保证反应器中的污泥不致流失，维持污泥床中的污泥浓度；（2）通过合理调整沉淀区的水位高度来保证整个反应器的集气室有效空间高度。

四、三相分离器
三相分离器是UASB反应器的关键组成部分，它是由集气收集器和折流挡板组成，有时也可将沉淀区看作三相分离器的一个组成部分。三相分离器一般设置在沉淀区的下部，也可设在反应器的顶部。三相分离器主要作用是将反应过程中所产生的气体、反应器中的污泥固体以及被处理废水这三相物质加以分离，将沼气引入集气室，将处理的水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。
UASB在运行过程中，废水以既定的流速从反应器的下部向上通过厌氧污泥床进行有机物和微生物的接触。水流依次经过污泥床、污泥悬浮层、三相分离器及沉淀区；UASB反应器中的水流呈推流形式，进水与污泥中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解；分解过程在所产生的沼气在上升过程中，将一部分小污泥冲起，随着反应器产气量不断增加，气泡上升所产生的搅拌和浮升作用日趋激烈；气、水、泥三相混合液上升到三相分离器中，气体遇到反射板或挡板后折向集气室而被有效的分离排出；污泥和水进入上部沉淀区，在重力作用下进行泥水分离。由于三相分离器的作用，使得反应器混合液中的污泥拥有良好的沉淀、分离与再絮凝的环境。在既定的水力负荷下，大部分污泥能在反应器内保持较长的停留时间，使反应器有足够的的污泥量。
UASB反应器的特点是反应器内污泥颗粒化保证了高浓度的厌氧污泥层。反应器内有机负荷高，水力停留时间短，处理周期短；反应器无填料，无污泥回流装置，无搅拌装置，成本大量降低；初次启动后可直接以颗粒污泥接种。UASB反应器是应用较为广泛的厌氧处理方法。