选择高效安全的消毒方法,可以有效预防各种水媒传播疾病,保障水质安全并维护人体健康。清水池是给水厂消毒工艺中的重要反应器,在广泛应对各种原水水质条件的前提下,优化清水池的水力特性能够有效地提高消毒效率。本文以提高清水池水力效率、降低消毒剂消耗、减少消毒副产物生成为目标,通过示踪试验,研究了影响清水池水力效率的有关因素；以二氧化氯为消毒剂,研究了清水池不同水力特性时的消毒过程,并评价消毒效果；将三维建模的计算流体力学(CFD)技术应用于清水池水力特性和消毒过程研究,探求模拟中合理准确的设置参数,评价利用CFD技术对清水池进行优化的可行性和可靠性。本研究提出T1o的概念,用t1o/Tio评价清水池的水力效率。中试清水池模型按照1/7.6的缩小比例设计并制造,进行不同工况时的示踪试验,研究流量、水深、停留时间、穿孔挡板等因素对水力效率的影响,评价水力特性。为了提高水力效率,在清水池进出口和廊道拐角处增设6块穿孔挡板。试验结果表明：(1)在清水池运行过程中,水力效率η随着流量的增大而增大,当水深较大时,流量的变化对水力效率的影响作用更明显；n随着水深的增大而减少,当流速较小时,水深的变化对水力效率的影响作用更明显。(2)水力效率η随着清水池停留时间的增加而减少,当实际停留时间超过60分钟后,水力效率减少趋势变快。(3)在清水池内设置穿孔挡板可明显改善水体流态,提高水力效率,进而提高消毒效果,降低消毒剂消耗和消毒副产物的生成。穿孔率为5%、10%的穿孔挡板可分别提高清水池水力效率5%、15%左右。本研究以二氧化氯作为消毒剂,对冬季引黄水库原水进行滤后水消毒处理,研究消毒副产物氯酸盐、亚氯酸盐的生成变化规律,同时通过增设穿孔挡板改变清水池的水力特性,比较在相同工况下不同水力效率时,消毒效率和消毒副产物的生成情况。试验结果表明：(1)二氧化氯投加0.3mg/L时出水即可达到饮用标准。(2)氯酸盐和亚氯酸盐的生成量与二氧化氯初始投加浓度、清水池停留时间均为正相关关系。(3)清水池水力效率的提高可以有效促进消毒剂的反应,减少消毒副产物生成。对于停留时间越长的工况,增设穿孔挡板后消毒效率提高的越多,消毒副产物减少的比例越大。三维CFD模拟试验结果与示踪试验和消毒试验的结果基本符合。本研究利用DPM模型和组分输运模型模拟示踪试验过程,得到相应的停留时间分布函数和t1o/T1o值；利用组分输运模型模拟消毒过程,通过添加二氧化氯消耗的源项,分析其在清水池中的扩散和消耗情况；通过CFD模拟得到包括垂直方向变化的三维水头损失计算资料,分析池内水头损失的变化趋势,作为将来设计的参考。试验结果表明：(1)DPM模型模拟结果与示踪试验结果较为吻合,流量高于2.0m3/h时误差率在3%左右。(2)DPM模型模拟结果的准确度大于组分输运模型模拟结果,两者都能够反映示踪试验的规律性。(3)由可视化的清水池流场分析可知消毒过程中清水池内死水区和滞留区的面积较少,浓度分布较平均,证明清水池水力条件较好,有利于消毒过程的进行。