黑臭水体不仅损害人居环境,而且严重影响城镇形象,对其进行有效处理近些年来成为各级政府部门的重要工作。针对现有黑臭水体处理系统过于复杂、处理装置不够紧凑、处理效果较差等不足,本文提出了新型黑臭水体成套处理系统的工艺流程,主要是以新型气旋浮处理技术为核心,在其前端耦合化学混凝处理技术的同时,发挥气旋浮与臭氧氧化处理的协同作用。论文首先进行了化学混凝处理的室内实验研究,先后确定了最佳混凝药剂种类及投加浓度,当混凝处理效果达到最优时除油效率为93.4%,浊度去除率为88.9%。之后进行了臭氧氧化处理的室内实验研究,通过室内臭氧氧化处理实验研究,得到臭氧的最优投加量及最优氧化时间。此时污水的COD去除率为84.4%,氨氮去除率为53.1%。黑臭水体处理专用气旋浮处理装置主体由立式气旋浮罐和微细气泡发生设备组成,本文首先利用工艺设计计算、计算流体动力学(CFD)数值模拟计算等手段,完成了处理量1m3/h立式气旋浮罐的结构设计,并配套使用课题组已有的管式微气泡发生器进行了室内实验研究。由于现有管式微气泡发生器存在大处理量下丧失体积紧凑性的问题,论文设计研制了一种高通量加压溶气式微气泡发生器。高通量加压溶气式微气泡发生器主要由加压溶气罐体和内部气液混合段组成,通过建立有效的CFD数值模拟模型,论文以底部水出口的溶解氧浓度为评价指标,对气液混合段进行了结构优化设计,优化后底部溶解氧浓度提高到29.21mg/L。论文的相关工作为自主研发高性能大处理量的加压溶气式微气泡发生器奠定了坚实基础,为黑臭水体高效紧凑处理工艺的实施提供了参考指导。