氧化沟是污水处理中常见的一种工艺形式,目前氧化沟中水力学参数的选择主要是依据相关规范和设计手册中的经验或半经验公式,缺少理论推导依据。根据需氧量及曝气机性能资料选择的曝气机除了满足溶解氧需求外并不能保证混合液中的污泥时刻保持悬浮状态,导致实际运行过程中常出现污泥沉积现象,影响氧化沟的正常运行与出水水质。本文利用Fluent软件实现氧化沟流场及污泥分布的三维数值模拟,探索氧化沟流态及污泥分布情况的变化,通过对实例的模拟分析为氧化沟在设计工作中的设计与运行提供有效的参考意见。首先,利用小试氧化沟实测数据对倒伞型曝气机驱动的氧化沟流场模拟方法进行验证。数值模拟过程采用RNG κ-ε模型模拟湍流变化情况,利用混合物(Mixture)模型模拟污泥颗粒在流场中的沉降情况,同时引入动参考系(MRF)模型,通过设置多个参考系的方法实现对曝气机转动过程的模拟。将实验结果和模拟结果进行比较,结果吻合较好,验证了本文所采用的模型是可行准确的。其次,以某一全尺寸的氧化沟好氧区为研究对象,采用验证过的模型进行数值模拟,分析氧化沟各沟段流态及污泥分布情况,寻找氧化沟内流速小,污泥易沉积的位置。模拟结果表明：在曝气机下游的整个直道段内横断面出现逆时针漩涡,在内沟弯道隔墙背后的长直道段及外沟远离上游曝气机的短直道段底部出现污泥体积分数较大的区域,需采取措施优化氧化沟中流场。最后,针对沟中流态及污泥分布特点,提出多种改善流态的措施：(1)改变氧化沟内局部构造形式：在弯道设置导流墙和在曝气机下游设置挡流板。模拟结果发现：在弯道设置导流墙,最佳导流墙设置半径为2300mm、偏心距150mm、下游延伸长度1000mm；分析在曝气机下游添加多种倾斜角度挡流板曝气机下游直道段流场的变化情况,确立最佳挡流板设置角度为30°；(2)改变曝气机转子运行参数：从转速和浸没深度两方面分析曝气机运行参数对流态的影响,结合能耗和充氧效率等进行分析,适当增加曝气机的转速及浸没深度有效地优化氧化沟中流场；(3)增设水下推流器。模拟结果表明：在距曝气机较远的位置添加水下推流器,可有效增大推流器下游沟中下层的流速,防止污泥沉降。