随着世界人口迅速增长及工业技术的迅猛发展,造成污水的大量排放,进而导致环境问题日益突出。厌氧生物处理作为一种高经济性且兼具能源回收的技术,被广泛应用于污水处理。其中,厌氧反应器是厌氧生物处理技术的关键。本文以外循环(OC)厌氧反应器作为研究对象,采用计算流体力学(CFD)Fluent软件对反应器进行三维数值模拟。在保持处理量和反应区容积不变的条件下,通过改变下锥段半锥角、反应区高径比和运行参数分析内部流场的变化,来对OC厌氧反应器结构优化和最佳运行参数进行研究。然后通过试验对模拟结果进行验证。首先,对OC厌氧反应器进行单相流稳态数值模拟,利用单因素方法研究下锥段半锥角和反应区高径比对反应器流态的影响,确定了反应器最佳结构参数:下锥段半锥角θ=45°、反应区高径比H/D=5:1,并在反应器最佳结构参数结构下,考察了进口流速对反应器运行能力的影响。结果显示:当进口流速为0.235m/s、回流比为26.74:1时,反应器运行能力最佳。其次,对OC厌氧反应器进行液固两相流瞬态数值模拟。以反应区平均上升流速(2m/h、3m/h、4m/h、5m/h、6m/h)为变量模拟结果显示:u由2m/h增加到6m/h,液相速度相应增加,固相速度先减小后增加,u=4m/h,颗粒污泥在OC厌氧反应器内部能够保持良好的浮动,反应器的处理能力最佳。针对不同颗粒污泥属性模拟结果显示:d=2mm,液固两相速度变化更平缓,且能使污泥床层保持更佳的浮动趋势使得反应器的处理能力增强;ρ=1040kg/m~3,能使OC厌氧反应器内部循环速率和稳定性增加。然后,以Na Cl溶液作为示踪剂,采用停留时间分布(RTD)法,对OC厌氧反应器不同反应区平均上升流速的水力特性进行了试验探究。试验结果显示:u由2m/h增加到6m/h,V_d从22.8%减小到7.2%;σ_θ~2先由0.094增大至0.123后减小到0.065;N先由10.6减小至8.1后增大到15.4;D/μL先由0.049增大至0.066后减小到0.034。综合结果表明:OC厌氧反应器既存在全混流又存在平推流,u=4m/h时,反应器更趋近于全混流。最后,通过模拟和试验对比分析表明:在处理量6.2L/h一定情况下,OC厌氧反应器最佳运行参数是进口流速为0.235m/s、回流比为26.74:1。且模拟与试验结果相似,证明利用模拟代替试验的可行性。对以后厌氧反应器结构设计、优化及运行参数选取具有一定的指导意义。