作为氧化性极强的强氧化剂,臭氧在污水治理领域应用广泛,可去除绝大多数的有机物与无机物。但受限于目前的臭氧生成技术,仍存在臭氧生产成本高、生成效率低等缺陷,因此定量化研究臭氧气泡在污水治理过程中的消耗表现对实际的工业过程具有十分重要的指导作用。本文以臭氧的利用率为研究目标,采用数值模拟的方法对臭氧气泡在气液接触设备中的上升及消耗过程进行了系统的分析。为考虑气泡运动、收缩及反应消耗间的即时影响,建立了描述流动、传质及反应过程的耦合CFD模型。该模型的准确性通过文献中的实验数据进行验证,得到的模拟结果与实验数据良好吻合。进一步采用计算机程序对结果后处理过程进行简化,同时采用最小二乘法对气液边界进行拟合,以获得气泡形状、当量直径、中心速度、传质系数等反映气泡运动与传质情况的特征性质。在模拟过程中,设置不同的气相进料条件、液相污染情况与进气方式以对实际水处理工业中的操作条件与设备结构提供参考。其中气相进料条件包括气相入口速度和臭氧初始浓度等因素;液相污染情况包括液相未被污染与被完全污染两个方面;而进气方式包括气相分布器结构与气相入口个数及间距等因素。研究发现,连续进气会对气泡的运动特性造成影响,有相邻气泡存在时,气泡的上升速度有所增加。气相入口速度与臭氧初始浓度对气泡的传质表现存在影响,对气泡群及单个气泡的传质性能,气相入口速度的影响规律并不相同。而臭氧初始浓度对气泡的最终剩余臭氧浓度存在直接影响,因此需要根据设备高度及利用要求选择合理的入口条件。本文给出了一定上升高度下,不同入口速度与臭氧浓度所对应的最终臭氧利用状态,可为操作条件的选择提供参考。在进气方式层面,研究发现泡沫多孔材料气相分布器主要通过影响气泡的生成过程进而影响其后续的上升与消耗。相比于单气相入口,由双孔入口所产生的臭氧气泡其上升轨迹的振荡幅度表现出明显增强,但其在竖直方向上的上升速度也有所减弱,两者的综合作用导致单个臭氧气泡的传质表现在两种情况下十分相近。在有臭氧消耗的情况下,当两个气相入口的间距小于50mm时,其所产生的纯臭氧气泡在上升过程中存在相互碰撞的可能性。