随着油田开采时间的不断增加,地层压力下降,为了提高石油开采效率,需要往油井中注水,这就导致很多油田开采过程中有大量的含油废水排出,含油废水如果不加以回收处理,会造成水资源的浪费,而且废水一旦排入河流、湖泊或海湾,会对水体造成污染,因此,在油田开采过程中必须对油田的含油废水进行处理。在含油处废水处理的工艺过程中,油水分离设备是必不可少的,尤其是对于偏远地区的油田,很难通过大型的联合站对含油废水进行处理,这就需要采用高效油水分离设备在现场就地处理。目前,我国已有相关的旋流气浮除油设备,但现有旋流气浮油水分离设备的效率不高,难以达到含油废水处理的工艺要求。产生以上问题的原因是对旋流气浮方法除油的内在机理研究不足,导致相关设备的研发进展较慢。因此,对旋流气浮除油设备影响分离效率的影响因素及其影响规律进行研究,并对各影响因素影响分离效率的作用机理进行分析,可为后续油水分离设备的设计与开发提供一定的理论支撑和设计依据。本文首先通过实验对旋流气浮除油设备的分离特性进行实验研究,其次通过数值模拟对旋流气浮方法除油的内在机理研进行分析,主要得到了以下的结论:（1）通过室内实验研究发现大粒径的油滴能够在顶部自由上浮,较容易从分离设备的顶端溢出,而小粒径的油滴会被分离器内的水相裹挟着从底部流走,因此,气浮分离设备的设计应主要考虑对小粒径油滴的分离。室内实验测量了油、水出口高度差随进口流量的变化关系,为后续现场实验调节油、水出口高度奠定了一定的基础。（2）通过现场实验对旋流气浮除油设备的分离特性进行研究。结果表明:当进气量为0.4L/min时,随着设备进口流量从0.9m~3/h增大到2.1m~3/h,油水分离效率降低了4%。当进口流量为1.8m~3/h,随着进气量从0.2L/min增大到0.7L/min,油水分离效率提高了4.5%。通过以上数据可以看出,旋流气浮除油设备的油水分离效率主要受进口流量和进气量的影响,油水分离效率随着进口流量增大而减小,随着进气量增大而增大。（3）本文利用VOF模型研究了分离器内不同进口流速时液相速度场分布、油滴颗粒运动轨迹和气泡、油滴的上浮过程,模拟结果显示气浮作用能将油滴的上浮速度提高10～30倍。增大进气量,能够有效的提高油滴上浮速度,从而提高油水分离效率。（4）结合实验结果对油滴与气泡的结合过程进行简化,用DPM模型研究了油滴、气泡结合体在分离器内的运动过程。模拟结果显示当结合体密度从900kg/m~3减小到200kg/m~3时,小粒径油滴的分离效率最高能提升80%。当结合体的平均粒径从110μm增大到190μm,小粒径油滴的分离效率最高提升了52.8%。因此增大进气量,能够有效的降低结合体密度,增大结合体粒径,从而提高油水分离效率。本文的研究结论可为设计开发高效的旋流气浮除油设备提供一定的理论基础和技术支撑。图46幅,表6个,参考文献74篇。