气浮法是环境工程领域去除含尘、含油废水的重要分离单元操作。本文针对一种装配有新型表面自吸气搅拌桨—长桨短叶片复合式搅拌桨（Long-Short Blades,LSB）和导流筒的气浮池,采用实验研究和数值模拟相结合的方法,研究了气浮池内气液两相流的水力学特性,以及在治理含尘废水领域的应用。论文首先采用高速摄像技术（HUT）研究了新型气浮池内的气泡分布特征（气泡大小与直径分布）,同时利用气体质量流量计对浮选区域的表观气速进行测量。在此基础上,获得气泡表面积通量的分布。此外,与空心涡轮桨（Hollow Rushton Turbine,HRT）气浮池内的吸气特性进行比较,评估了LSB搅拌桨的浮选性能。研究结果表明:无发泡剂加入时,气泡直径随着LSB桨转速或者单位体积功率P/V的增加而增大,直到一个极限尺寸d32=2.68 mm;而表观气速与单位体积功率P/V则表现线性增大的关系,同时导流筒与池底的距离(Ldc)越小,线性增长的速率越大。同时,在相同的转速或者单位体积功率P/V条件下,相比较于HRT桨,LSB桨产生直径更小的气泡;而在对比表观气速发现,当超过特定的能量输入分界点（N=390 rpm,P/V=357 W/m~3）,LSB桨产生更高的表观气速,反之,HRT桨表现出更好的吸气性能。其次,在利用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）技术验证了模拟结果的准确性后,利用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）方法,研究了气浮池内浮选段的速度场、涡量分布以及湍动能分布等特性,重点分析了导流筒结构对于流动特性的影响,并根据气浮池内的气泡分布特征,探索了导流筒结构对于表观气速的影响机制。研究结果表明:导流筒的设置有效阻挡流体从内向外的扩散,将气浮池分为曝气区域和浮选区域。在曝气区域,上半区域流体向下运动,下半区域流体向上运动,而在中部形成强化混合的对冲流。在浮选区域,导流筒与气浮池底部的距离,Ldc,是影响湍涡数量及其分布的重要因素:当底部间隙较大时(Ldc/H=5/9-7/9),浮选区域内形成上下两个湍涡;随着Ldc的进一步减小(Ldc/H=3/9),该区域只存在一个较大的椭圆形湍涡。根据实验获得的气浮池内气泡分布特征,可以看出位置靠下的湍涡体积越大,聚集的气泡数量越多,导致整体气泡上升概率下降,表观气速减小;而当存在一个湍涡时(Ldc/H=3/9),湍涡旋转方向呈现顺时针变化,利于气泡在浮选区域的上升运动,此时表观气速最大。最后,通过实验研究探讨了新型气浮池在去除含有高岭土颗粒废水治理过程中的应用,并与标准涡轮桨（Rushton Turbine,RT）的净化效率进行对比。研究结果表明:在浮选药剂与含尘废水快速混合阶段,搅拌桨的转速为为300 rpm、混合时间为90 s,絮凝阶段搅拌桨的转速为90 rpm、絮凝时间为20 min时,装备有LSB桨的气浮池对于高岭土颗粒的去除能力最佳。同时,在相同的条件下,LSB桨对于颗粒的浮选能力要优于RT桨。