采用旋流器对含固量浓度较低的污水进行增浓作业具有效率高、占地少、投资低等优点。但传统用直柱形旋流器存在底流排料浓度和固体产率偏低等问题,本文研究了一种带有O型沉降区的柱形旋流器,通过设置直径扩大的沉降区,达到增大底流浓度的目的。通过理论分析固体颗粒在O型沉降区内的受力行为和运动规律,设计了Φ100mmO型沉降区柱形旋流器。结合数值模拟和实验室试验,对该柱形旋流器分离性能进行了研究。采用Fluent软件对设计的O型沉降区柱形旋流器进行了数值模拟,研究其内部流场分布规律和分离性能,并与传统直柱形进行对比。结果表明:与传统直柱形旋流器相比,在O型沉降区内,切向速度降低,颗粒迁移至边壁时间增长,有利于提高分离精度;轴向速度增大,有利于颗粒快速沉降。柱形旋流器级效率提高,底流固相产率提高了 8.38%,底流产物浓度提升了 10.05%;研究发现,O型沉降区直径最佳尺寸为150 mm;随进料压力增大,柱形旋流器轴向、切向速度和径向速度均增大,颗粒所受离心力增大,底流浓度提升;随底流口增大,其切向、轴向和径向速度均降低,底流流量增大,底流浓度降低;随溢流口直径的增大,切向速度、径向速度均降低,轴向速度提高,溢流流量增大,底流固相产率降低,底流浓度略有提高。根据模拟计算结果,设计加工了O型沉降区柱形旋流器,并进行了单因素试验和间歇性排料试验。数据表明:增大进料压力,减小底流口直径,增大溢流口直径,可使底流浓度提高。最佳操作参数组合下,O型沉降区柱形旋流器底流浓度为13.56%,底流产物颗粒中位径为68.56μm,底流固相产率为35.78%,分股比为0.076。试验结果与模拟结果接近。同时进行了间歇性排料试验,溢流物料性质呈周期性变化,底流产物浓度大幅度提高,由13.56%提升至65.26%,证明了采用间歇性排料提高底流浓度同时产率不降低的可行性,最佳排料时间间隔为40s。通过研究沉降区结构尺寸变化对颗粒运动影响规律,优化了 O型沉降区结构的尺寸,研究结果有一定的理论指导和实践意义。