竖流式沉淀池的工作原理是：在竖流式沉淀池中，污水是从下向上以流速V做竖向流动，污水中的悬浮颗粒有以下三种运动状态：
- 当颗粒沉速 u 大于水流速度 v 时，则颗粒将以 u-v 的差值向下沉淀，颗粒得以去除。
- 当 u=v 时，则颗粒处于随机状态，不下沉亦不上升。
- 当 u<v 时，颗粒将不能沉淀下来，而会被上升水流带走。
由此可知，当可沉颗粒属于自由沉淀类型时，其沉淀效果（在相同的表面水力负荷条件下）竖流式沉淀池的去除效率要比其他沉淀池低。但当可沉颗粒属于絮凝沉淀类型时，则发生的情况就比较复杂。一方面，由于在池中颗粒存在相反方向的运动，就会出现上升着的颗粒与下降着的颗粒，同时还存在着上升颗粒与上升颗粒之间、下降颗粒与下降颗粒之间的相互接触、碰撞、致使颗粒的直径逐渐增大，有利于颗粒的沉淀；另一方面，絮凝颗粒在上升水流的顶托和自身重力作用下，会在沉淀区内形成一个絮凝污泥层，这一层可以网捕拦截污水中的沉淀颗粒。
