论文通过文献综述的方式分析了水体黑臭现象产生的原因，提出导致这一原因的——“水底表层新生污泥”的概念，在对目前常用的底泥处理工程手段的局限性分析和污水处理工艺出适用范围分析的基础上，提出采用一种新型的多相接触氧化反应器(MPCOR，Multi-Phase Contacting Oxidation Reactor)，来进行“水底表层新生污泥”的原位生态处理。开展了一系列小试、中试实验，最终证明采用该工艺方案降解“水底表层新生污泥”中的TOC成分的可行性，并最终获取了一系列的工程应用技术参数，对反应室进行了初步的设计验证。　　 在实验研究过程中，设计了并列罐培养小试实验，研究河沟中的新生污泥中TOC的降解动力学特性，结果表明该类型的污泥有较好的可生化性，并确定了20℃下的降解速率常数k为0.071d-1。在小试实验的基础上，设计了多相接触氧化反应器中试实验模型，通过反应器内部投加的不同基质表面微生物膜物理特性，并结合PCR-DGGE方法对微生物膜的微生物丰都进行了对比，优选了基质WD-F10-4作为中试反应器的基质类型;利用空气含量变化法创新了反应器氧利用效率的测定方式，测得反应器中曝气的氧利用效率为0.93％;进一步研究了反应器对污泥TOC去除率与TOC负荷L、温度T、气泥比R之间的关系，得到了它们之间的数学模型关系，实验结果还表明TOC去除率存在一个明显的极限值;获取了工程反应器的工艺参数:在保证50％去除率的标准下，为尽量减少磷的释放，待处理污泥TOC浓度为7276.88±526.84 mg·L-1时，工艺的设计工作温度应大于23℃，TOC负荷需要小于3 kgTOC·m3·d-1，气泥比至少为2000∶1。　　 基于上述实验研究确定的工程反应器设计参数，采用CFD软件套件构建了圆柱形的反应室的原始二维剖面模型，并对其内部进行流态仿真，根据仿真实验的结果优化了反应室的轮廓;使用优化后的反应室模型，研究了内部流速分布情况，同时通过离散相模型添加不同粒径的污泥颗粒以对其运动轨迹进行模拟，结果表明粒径小于100μm的污泥颗粒在反应室中有较长的停留时间。