过滤是污水处理中的关键环节。本文针对传统过滤器滤料反冲洗不彻底、滤层易堵塞、需停机反冲洗等缺陷,开发了一种连续清洗滤料的过滤器——流砂过滤器。这种过滤器的滤料是连续运动的,污染物不会堵塞滤层,气、水清洗滤料使滤料始终保持清洁,可以通过连续清洗滤料使过滤器连续运行而无须停机反冲洗。本文依据过滤原理及流体动力学理论,通过自主设计,然后进行实验研究和数值模拟,获得了合理的运行参数范围并对设计提出了改进建议。本文对流砂过滤器的结构进行了创新。将布水器支管上的小孔均匀布置,不仅使原水在过滤器横截面上均匀分布,而且使滤层空间可以得到最有效地利用,从而降低了过滤器的高度;旋流入口洗砂器更有利于砂、水彻底地分离;喷嘴水平放置解决了过滤器停机后易堵塞的难题。通过实验,得出了流砂过滤器合理的运行参数范围:最优的提砂管直径为28mm;空气压力为0.3MPa时,提升装置的性能最稳定;压缩空气量为0.25～0.80m3/h时,提砂管中流态为节涌流,提砂效果最好;所选用滤料的最佳循环速率应为7～9mm/min;洗砂器的长度对洗砂效果有较大的影响,设计时应保证洗砂器的长度能够满足滤料与附着物充分分离;进水浊度对过滤效果的影响较大,当入口污水浊度较低时,通过流砂过滤器一次处理污水即可回用,当入口污水浊度偏高时,仅用单台流砂过滤器进行处理难以达到污水处理指标。通过FLUENT模拟过滤器内的流场和压力分布发现,流场在滤层中分布比较均匀,而在布水器中由于流速梯度较大,流场呈不均匀分布。压力的分布特点与流场相似。由于过滤器内的流场与压力分布不均匀影响了过滤性能,需要对过滤器的结构参数进行修改。将进水管管径增大并采用曲率较大的弯管作为进水管,增大布水器支管上的小孔直径。另外,需要延长洗砂器的排砂管长度。模拟中,应用DPM模型对污水中的悬浮物进行追踪,观察到了颗粒的运动轨迹,并计算出理想的过滤效率为88.5%。