好氧颗粒污泥技术因其对城镇与工业污水的高效处理而被广泛研究。经过近20年的发展,国内外学者己采用不同废水和运行条件培养好氧颗粒污泥,并对颗粒的物理、化学、生物特性进行了较全面的研究。好氧颗粒具有相对规则的外形,密度大,结构密实,沉淀性能突出等优点。然而,好氧颗粒污泥的不稳定性仍然是阻碍其进行实际应用的主要瓶颈。尽管有不少学者通过研究影响颗粒污泥的稳定性因素,而提出强化好氧颗粒稳定性的定性方法,但有关颗粒污泥结构破坏的力学角度的研究未能定量分析了解。了解好氧颗粒污泥的力学参数是对其进行结构受力分析的第一步。本文采用实验和数值模拟相结合的方式,先对好氧颗粒污泥进行弹性受压实验,然后在ANSYS中建立模型并求解计算,最终通过试算得出好氧颗粒污泥的弹性模量为0.018 MPa。在颗粒污泥弹性变形后,进一步对颗粒污泥进行单轴受压实验,直至完全破裂。通过仪器记录颗粒污泥的应力和应变,从而得到了好氧颗粒污泥的单轴受压应力应变曲线图。本文借助分形理论得到好氧颗粒污泥的水力特性参数,并采用计算流体力学的方法,在FLUENT软件中模拟了具有渗透性的单个颗粒污泥在不同孔隙率和外部流体速度下的水力特性,如颗粒内外流场分布,表面受力等。由模拟结果可知,雷诺数和初级粒子直径的增加均会导致颗粒内部对流的提高;提高颗粒的孔隙率有助于降低颗粒表面所受总压力,但对剪切力几乎没有影响。另外,本文还借助FLUENT模拟,建立了一种新的方法得到好氧颗粒污泥的流体聚集效率,并和公式计算值较好的吻合。基于气液两相流建立好氧颗粒污泥的流固耦合模型,对其内部进行受力分析。模拟发现气含率的增加会导致颗粒表面剪切速率的增加,但颗粒粒径对剪切力的影响很小。在低流速下,颗粒内部应力和变形均会随着颗粒粒径的增加而增加。此外,颗粒的孔隙率对减少应力起到关键作用。