近年来,雨水径流污染成为了城市环境压力的重要环节。由于径流流量大且污染负荷不稳定的特点,传统生化技术的应用受到了限制。而雨水旋流分离技术因其分离快和效率高的特点,得到了快速的发展。本文以一种新型的雨水旋流分离器为对象,分别利用实验方法和计算流体力学(CFD)方法,对该设备的设计、改进和应用进行相关研究。根据旋流分离技术的基本原理和国外工程实践,进行旋流器的初步设计。旋流器的设计重点在于内部结构的划分,内旋流区、外旋流区和沉积区的设计,对颗粒物在旋流器内的停留和沉淀具有重要作用,保证了旋流器的基本功能。根据对分离效率的影响程度,主要设计参数依次为,入口的高度、水平夹角、出口方式和内筒设计。模拟结果及实验研究表明,将出口改为切向设计并增大内筒和沉积漏斗的锥面倾斜角,能够明显提升旋流器的处理效率。通过实验的方法与CFD模拟,围绕设计参数、运行参数与分离效率之间的相互关系开展研究,并为旋流器的设计优化、参数控制和工程应用提供支持。根据去除效率研究发现,数值模拟结果和实验结果的差异百分比在10%以内,即数值模拟的结果能有效反映旋流器的分离过程。在三种主要的运行参数中,颗粒物粒径和进水流量是影响旋流分离效率的主要因素。雨水旋流分离器对粒径较大的颗粒物具有更好的分离效果,且在单因素条件下,进水流量的增加会减少颗粒物的停留时间,从而降低旋流器的分离效率。雨水旋流分离器具有较高的污染分离效率,对于密度小于水的轻质漂浮物能够实现接近100%的处理效率。以石英砂为材料的模拟及实验结果显示,旋流器可以完全拦截粒径200μm以上的颗粒;对于10μm以下的颗粒,旋流器的截留效率会降低至10%以下。采用人工模拟降雨的方式,对雨水旋流分离器在实际应用中的分离效率进行了考察。研究发现,SS能达到径流产生5 min内41%的削减量,实现100μm以上颗粒物的有效截留。其他污染指标的去除效率较大程度依赖于其存在状态,对径流中的COD有42%的5 min累积削减量。