气浮除油作为一种重要的污水处理工艺广泛应用于工农业生产中的含油污水处理过程，其技术关键在于如何促进气泡与油滴粘附形成絮团，而气浮器内水动力学特性则是影响气泡与油滴粘附行为的关键因素。针对气浮器内气液多相流动特征、气泡聚并及气泡扩散行为、气浮除油机理开展了数值计算研究和实验研究，建立了溶气气浮器内微气泡聚并行为的数值研究方法和适于溶气气浮过程研究的浮选动力学模型，确定了气浮接触区和分离区内气泡聚并发生的位置及影响机制。　　首先，考虑升力和湍流扩散力的影响，对气浮器内气液两相流的数值计算模型进行了改进，对比实验结果表明：升力对模拟结果影响很小，而湍流扩散力对接触区气含率分布影响显著，其中附加Burns湍流扩散力模型的数值计算结果最为准确。以气液两相流计算模型为基础，耦合相群平衡模型（PBM，Population Balance Model），建立了CFD-PBM耦合模型对气浮器内的气泡聚并行为进行描述。相群平衡模型准确预测气泡直径的关键在于确定合理的聚并频率系数，通过对比分析Luo、Free Molecular和Turbulent三种聚并频率系数模型，确定Turbulent聚并频率系数模型适于气浮器内微气泡聚并频率的计算；实验结果表明：所建立的CFD-PBM耦合模型可准确预测气浮器内的气泡直径变化规律。　　基于CFD-PBM耦合模型，针对气浮接触区气泡聚并和扩散行为开展研究。针对操作参数的研究表明：提高回流比可增强接触区气泡聚并程度，同时回流比在0.1~0.5范围内增大可强化接触区气泡扩散行为，改善气泡分布均匀程度，超出该范围，回流比对接触区气泡分布影响不再显著；增大释放头入口的气含率可提高接触区内的气泡数密度，但同时会增强接触区气泡聚并程度；释放头入口的气泡直径在20~40μm范围内增大，气泡聚并程度基本保持不变，入口气泡直径由40μm增大到60μm，气泡聚并程度显著提高。针对结构参数的研究表明：释放头置于接触区左侧使接触区内同时形成竖直平面和水平面上的涡旋，有利于提高接触区气泡分布的均匀程度；减小接触区宽度可提高气泡分布的均匀程度；释放头位置和接触区宽度对气泡聚并的影响均不明显。　　针对气浮分离区水动力学特性研究部分，着重考察了各参数对分离区内分层流动状态的的影响。研究结果表明：增大回流比和处理量均可使分离区入口处涡的范围逐渐扩大并最终转化为上部水平流、下部垂直柱塞流的分层流动状态；分离区入口高度较小时，分离区为垂直柱塞流，达到一定高度后分离区内形成分层流动状态，入口高度继续增大会使上部水平流区域厚度增大，下部垂直柱塞流厚度减小；分离区长度在一定范围内增大，分层流动状态无显著变化，但超过一定值后分层流动状态转变为垂直流动。　　针对气浮除油机理开展研究，基于浮选动力学模型，通过UDF编程方式引入质量源项，对分散相连续性方程进行修改，建立了描述除油过程中气泡与油滴粘附的数值计算模型。对比实验证明：所建立模型可准确预测气浮除油效率和出口含油浓度。基于该模型研究了多种因素对气浮除油过程的影响机制，结果表明：对于溶气气浮器，气泡自然上浮和湍流诱导两种导致粘附的机制均非常重要；回流比为0.15时，气泡自然上浮是导致气泡/油滴粘附的主要机制，回流比增大到0.3后，两种机制导致的粘附频率系数接近，回流比大于0.45时，湍流诱导成为导致粘附的主要机制；气泡/油滴粘附形成絮团的过程主要发生在接触区内回流水的流动路径附近；增大回流比能提高除油效率的原因在于其增强了湍流诱导机制导致的粘附，而增大油滴直径则可同时提高气泡自然上浮和湍流诱导两种机制导致的粘附频率系数。