生物法降解含油污泥涉及复杂的多相流体动力学和生物化学反应过程,该方法目前已成为治理石油污染的研究热点和主要手段。但是由于石油废弃物的物理以及化学特性复杂、对生物反应釜内各相流体动力学规律和反应机理认识尚浅,致使生物法降解含油污泥目前仍停留在实验室阶段,还没有一种高效的降解设备以及处理方法能够应用于油田和企业的实际生产中。论文以长庆油田产生的含油污泥为研究对象,基于多功能生物反应釜内的降解过程,对其工作参数、流场-生物场耦合模型、降解效率以及如何实现精准控制等科学问题展开研究,最终提出一种高效率、低成本的含油污泥生物降解处理方法。论文主要取得的研究成果如下:（1）生物反应釜的工作参数研究首先,根据含油污泥特性以及降解过程设计出一种转速和曝气速率可调、温度可控的多功能生物反应釜,初步实验证明利用生物反应釜降解含油污泥具有良好的创新性和可行性。其次,建立了生物降解体系内气-液-固三相流场动力学模型,利用计算流体动力学软件Fluent对反应体系流场进行模拟,结果表明所建流场模型能够良好揭示反应釜内各相物质的流动状态。最后,对该工艺过程的工作参数分别进行研究,得到以下主要结论:（1）最佳离底悬浮转速为150 r/min;（2）获得溶解氧浓度随曝气量和时间的变化关系曲线;（3）最佳培养条件为:接菌量15.23%、环境温度32.56℃、p H为8.3。（2）流场-生物场耦合求解以及实验验证首先,建立了氧、石油烃、NY3菌三种组分的反应动力学模型,并和三相流场动力学模型进行耦合,得到含油污泥降解过程的多相湍流反应动力学模型。其次,利用UDF编辑开发了求解程序,实现了对反应釜内部气-液-固三相组分的三维流场及其浓度场的同时模拟。最后,在保持仿真参数和实验参数一致的情况下,进行含油污泥的降解实验,发现实验结果和仿真结果较为一致,降解效率误差仅为3.72%,表明建立的耦合模型能为调整工艺参数、计算以及预测降解效率提供可靠理论依据。（3）不同反应釜结构对降解效率的影响首先,建立了生物反应釜内的多相流模型和群体平衡模型（PBM）,基于CFD方法研究了不同曝气方式和不同搅拌方式对降解效率的影响,仿真结果和实验结果基本一致,并且优化后的新型生物反应釜能有效解决传统生物反应釜在实验过程中遇到的含油污泥结块、粘壁、曝气效率低等问题。其次,对反应釜的搅拌周期进行优化,解决了反应釜在搅拌过程中存在的严重升温问题。最后,通过实验证明,新型生物反应釜相比于传统生物反应釜降解效率提高了6.62%,并且能耗降低了32%。（4）对生物反应釜的控制系统展开研究首先,针对生物反应釜降解含油污泥系统的特点:复杂多变、多领域融合、难以建立精确数学模型、存在时滞及非线性等,结合Takagi-Sugeno（T-S）模糊推理和广义预测控制（GPC）算法两种控制方法的优点,得到一种广义模糊预测控制模型,该模型适用于对任何不同种类含油污泥的参数控制和调节。其次,基于上述模型分别建立和分析了生物反应釜的温度控制和溶解氧浓度控制系统模型。最后,通过仿真验证发现,相较于传统的PID控制方法,该广义模糊预测控制模型稳定性好、抗干扰能力强、反应灵敏,能始终保持工作参数按照设定最佳值轨迹运行,为提升降解效率提供重要保障。综上所述,理论和相关实验研究表明,生物反应釜降解含油污泥具有成本低、效率高、易于调节和控制的优点,还可根据对最终废弃物的处置方式及要求进行不同程度降解,为处理含油污泥提供了一种有效可靠的新途径。