生物三相流化床是将传统活性污泥法与生物膜法相结合并引入化工流态化技术应用于（污）废水处理的一种新型生物处理设备。在其优良的流体力学性能、高效传热传质、抗冲击负荷和污泥负荷范围宽等特点地基础上，进一步发展成在技术经济（设备、土建、安装）、处理能力、工程美观方面存在优势的四边形内循环流化床，其在多个工业规模的运行成本相对低，出水达标，表明其符合水处理行业节能减排的要求。目前国内外对三相流化床处理（污）废水的研究有20多年历史，处于发展阶段。流化床的不同结构尺寸（含内构件）对床体内流动结构、多相结构时空分布、相际接触的质能传递等影响都极为复杂，致使实际工程的设计、操作、控制仍局限于有限的经验参数。本文借助计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）技术，采用Eulerian-Eulerian多相流模型对四边形内循环流化床内部流体力学性质进行三维可视化模拟，基于建立的模型比较不同操作条件、床体结构和内构件对流态及流体力学性能的影响，进行流化床的优化设计，节省试验费用，为反应器的工程放大提供理论支持。通过置入十字型内构件实现流化床底隙区多相流矢量由混沌到归一的转化可获得床体内流体流化性能的改善。结果表明：十字挡板的整流作用可明显降低流体在流化床底部非弹性碰撞而造成的水头损失，使四边形流化床内上升区和下降区液体循环速度最大提升了15.7%和15.0%。内构件能使流化床内液体循环速度在上升区截面较均匀分布，令其峰值最大下降24.1%。在模拟好氧处理工况条件下，此内构件降低系统能耗作用更佳，湍流动能耗散率下降31.9%。数值解析表明基于污（废）水处理对反应器流体力学性能的要求，底隙十字挡板实现了对四边形流化床水力条件和系统能耗的优化。对于十字型挡板和漏斗型挡板对四边形内循环流化床进行耦合优化，结果表明：对提高气含率的耦合作用表现为漏斗型挡板对气泡的笼罩和导流，十字型挡板对气泡的分散和切割。耦合优化后，整体气含率提升倍数为U0.063g，其中对下降区气含率的提升尤为明显，耦合内构件前后，峰值提高了596%，气泡穿透深度最大达到0.3m；对液体循环速度的耦合作用表现为漏斗型挡板限制了流体在导流筒上端的自由扰动，十字型挡板将底部混合区流体间的非弹性碰撞转化为刚性碰撞，降低流速水头损失，而前者占主导作用，导致除了模拟厌氧工况条件下，其余情况上升区和下降区的液体循环速度都有不同程度下降，但仍在文献报道的流态化的最佳液速范围内（0.2m/s~0.8m/s）。模拟数据证明了漏斗型挡板和十字型挡板的耦合作用对改善气液两相的传质和流化质量提供积极作用，使优良反应器四边形流化床进一步适应对工业水处理强需氧过程和节能降耗要求。通过改变导流筒与反应器边长比、导流筒与底部距离和导流筒与液面距离探究结构因素对四边形流化床的内在作用。结果表明：导流筒与反应器边长比主要通过改变上升区/下降区面积比影响液体循环速度的分布及其峰值。生物反应器倾向选择比值为0.67的结构参数。对于O3反应流化床，则选取面积比为0.8的情况为宜，但需要优化进气位置及方式克服返混。导流筒与底部距离主要通过改变环隙过流区域下降区面积比影响流化床底部液速的大小和方向。比值较小和较高的情况分别出现液体过流阻力过大，和因出现边界层分离现象而使床体底部短流区域增多的现象，故环隙过流区与下降区面积比取0.96为宜。导流筒与液面距离主要通过改变其与导流筒的高度比影响着导流筒上方区域的流动状况。当比值增大时，依靠导流筒区分的有效流态化体积比减小，对液体循环速度和气含率影响不大，但基于（污）废水处理趋于低能耗要求，导流筒与液面距离和导流筒长度的比值取0.13为宜。