随着水污染环境的日益严峻,传统的污水处理方法已不满足污水处理后水质的要求。光催化氧化技术因其具有处理效果好、成本低以及不产生二次污染等特点在污水处理领域中迅速发展起来,而光催化氧化污水处理技术的关键问题之一是污水光催化处理装置的设计与开发。本文利用机械设计领域的相关理论与方法,对污水光催化处理装置的结构进行了创新设计,阐述了装置中齿轮传动系统、插槽框部件、双重冷却系统、筛板式气液混合系统、光源系统等部分的结构设计特点及作用,重点探讨了该装置载体的安装方式以及电动机功率。以Pro/ENGINEER软件作为设计平台,完成了该装置的虚拟设计,论述了虚拟设计的方法与步骤。利用软件的干涉检测与运动仿真功能,对该装置的零部件进行了静、动态的干涉检测,并对运动轴进行了转速和加速度的运动仿真,从干涉检测及运动仿真的结果表明：装置的结构及传动系统的设计符合设计的要求。同时,本文对该装置的循环控制系统进行了设计与研究,利用AT89C51单片机设计出了一种水位稳定及温度超限报警的控制系统装置,完成了该系统的硬件选型、各硬件之间连接的原理图、实现各硬件工作的程序流程图以及部分的控制程序。最后,本文利用制造出的样机,以含有机氯类杀虫剂的地下水为对象,进行了污水处理实验。实验结果表明：光催化剂的用量、曝气量、电动机的转速、进水流量的大小以及水流状态等对污水处理的效果均会产生不同程度的影响,并且曝气量、电动机的转速以及进水流量在每一次实验中都存在一个最佳值。研究结果表明：研制出的动态循环污水光催化处理装置可以通过调整光催化剂的用量、曝气量、电动机的转速以及进水流量的大小使污水处理的效果达到最佳状态,该装置的研制具有一定的实际应用价值。