随着开采年限的不断增加,越来越多的油田到了开采末期,油井采出液中的含水率越来越高,一些贫油井采出液中的含水率甚至高达98%以上。与此同时,随着人们环保意识的不断增强,排放处理要求却日益严格。常规的处理方法和设施难以应对中后期含水率上升、水质变化复杂和处理难度加大等局面,因此研究开发结构紧凑、成本低廉、性能高效的含油污水处理技术及设备意义重大。　　 本文在总结国内外紧凑型气浮旋流一体化处理技术研究现状及应用情况的基础上,结合课题组前期的研究成果,以额定处理量、水力停留时间及旋流强度等为主要设计参数,构建了主体设备设计理论体系;利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对主体设备的内部流场进行了数值模拟,为结构设计细节分析提供指导借鉴,完善了BIPTCFU-Ⅲ型气浮旋流一体化处理系统的设计理论体系。　　 针对BIPTCFU-Ⅲ型气浮旋流一体化处理系统的试验样机进行了固定流量和可变流量两个阶段的现场实验,主要包括正交试验、单一变量实验、加药经济用量实验、有效性及运行稳定性实验。通过对各组正交试验结果的分析,确定了每个阶段的最优运行参数,在更符合现场实际的可变流量试验阶段中,无论入口流量、入口含油量如何波动,出口含油量始终保持在25mg/L以下。通过在最佳参数下对各单一变量及加药浓度的不断调整,可将出口含油量控制在10ppm以下,除油效率保持在80%以上,最佳除油效率超过92%,连续运行实践表明设备能够保证除油效率的稳定性并对流量波动具有较强的适应性。　　 针对现场试验所暴露出来的问题,对试验样机的部分结构和相关尺寸进行了改进调整,完成了工程样机的结构设计,并采用CFD数值模拟对其结构进行模拟验证,并最终完成了两级串联工程样机的工艺流程设计。　　 本文通过理论研究与实验研究相结合的方式,为紧凑型气浮旋流一体化含油污水处理系统的设计提供了技术参考,为下一步的工程化应用和产品系列化开发积累了经验。