沉砂池是污水处理厂中必要的预处理构筑物之一，主要用于去除污水中一定直径的砂粒，以保证后续的一级、二级预处理能正常运行。旋流沉砂池作为沉砂池的一类具有除砂效率高、占地面积小、能耗低等特点，在污水处理工艺中应用越来越广泛。为了优化旋流沉砂池砂粒去除效果、运行和结构参数，以便在实际运行中对其结构进行改进，本课题结合国家863项目课题，以新型旋流沉砂池为研究对象，在小试模型的基础上，对旋流沉砂池进行数值模拟研究：基于CFD理论，利用Gambit软件建立符合新型旋流沉砂池实际流场结构的几何模型与网格划分策略；根据沉砂池内水流的运动规律，利用Fluent中的物理模型—RNG k-ε湍流模型与MRF模型模拟出旋流沉砂池内部液相流场的分布；并基于液相流场和离散相模型，采用Rosin-Rammler分布函数来定义不同砂粒颗粒尺寸的分布，成功的模拟出旋流沉砂池三维流场及砂粒运动轨迹，并与实验值进行了对比，符合较好。在新型旋流沉砂池的数值模拟中，基于其内部三维液相流场分布、砂粒去除效率及砂粒运动轨迹等的表征，对影响旋流沉砂池运行的相关因素：①进水水力条件；②搅拌桨叶片数量；③搅拌桨转速；④搅拌桨叶片距池底的距离；⑤搅拌桨半径；⑥搅拌桨倾角进行单因素和正交实验。结果表明：（1）旋流沉砂池的运行主要基于强制涡旋机理，在压力场方面，压强差将影响砂粒的运动；在速度场方面，池体内主要存在两种流态：水平环流和轴向环流。（2）当搅拌桨旋转运动方向不同时，形成的轴向环流流场有较大差异，其中顺时针旋转有助于砂粒的沉降与去除。（3）由进水流速与搅拌桨转速的关系可知，在其他影响因素一定的条件下，进水流速是砂粒沉降与去除的关键因素，而一定的搅拌桨转速将影响砂粒运行与去除的后续阶段。（4）由搅拌桨倾角变化可知，30°和60°倾角对砂粒的去除效果相似，基于二者对影响旋流沉砂池的相关因素进行单因素和正交实验，并对其结果进行相关性分析，以此得出旋流沉砂池最佳的砂粒去除效果：①结合各影响因素对砂粒去除效果的变化曲线，以60°倾角作为实验研究对象；②影响砂粒去除效果的因素主次顺序依次为：进水流速>搅拌桨转速>搅拌桨距池底距离>搅拌桨半径>搅拌桨叶片数量；③旋流沉砂池运行的最优水平条件分别为：进水流速0.09m/s，搅拌桨叶片数6片，搅拌桨转速24rpm，搅拌桨距池底距离30mm，搅拌桨半径124mm；④在最优水平条件下，砂粒去除率为88.89%。