水污染造成全球性水资源短缺。为人类提供足够的水源，促进社会和经济的可持续发展，对人类自身的生存和发展具有重要的意义。近年来出现了一些新的污水处理的技术，能有效利用水资源，实现水资源的良性循环。水力空化是一项很有应用潜力的水处理新技术，跟其它处理污水方法相比较还处于基础研究阶段，在废水处理应用方面还没有更多的报道，也未见形成成熟的产品。但是从能效和规模大型化方面比较，水力空化技术比其他传统处理方法技术具有一定的优势。本文的主要目的是通过结构的设计及优化设计出机电一体化的水力空化水处理设备。水力空化器是决定其水处理效果的核心部件。通过对多种水力空化器进行比较，设计出新型的文丘里管和孔板复合结构空化器。通过FLUENT软件数值模拟复合结构空化器的空化效果，比较孔板在文丘里管的喉部前部、中部、后部3种位置的空化效果；以及孔板厚度在喉部后部位置对空化效果的影响，从而得到复合结构空化器最佳参数。根据设备组成实现对各个部件的选型，包括水泵、管路、传感器的选择。应用Solidworks软件根据选型零件绘制零件图。根据流程完成管路的布局和零件的装配，设计出设备的框架、电控箱以及各个钣金面板，最终完成整机装配。利用有限元软件ANSYS对受力最大的部位进行了受力分析及优化。通过A/D模块实现对水的温度、压力、流量、pH、ORP(氧化还原电位)、电导率和DO（含氧量）信号的采集。通过PLC控制触摸屏显示各个传感器的数值。用触摸屏实现控制信号的操作以及水质参数的实时显示。水力空化水处理设备安装完成后，进行设备管路系统和控制系统的调试，试验结果表明水力空化设备的性能符合设计要求。