1 技術原理
高效旋流氣浮一體化處理技術主要以弱離心力旋流和微細氣泡氣浮兩個單元技術為基礎。高效旋流氣浮一體化設備采用立式壓力容器結構，采出水經過氣液混合泵加壓溶氣后，切向進入由設備外壁和中心內筒構成的環形間隙內，在螺旋導片的作用下產生一定強度的旋流；同時溶于采出水中的氣體以微氣泡形式釋放，完成初次氣浮旋流處理過程。底部出水部分回流，經另一臺氣液混合泵加壓溶氣后，由位于容器下部的均勻布水器釋放大量微細氣泡，初步凈化后的污水自上而下流動完成二次氣浮過程。油從頂部排油口排出，氣體則通過循環管路回用或由放空閥排出。
2 室內試驗
2.1 正交試驗方案設計
確定影響高效旋流氣浮一體化設備分離性能的因素主要有以下6 個：入水注氣比、回流水注氣比、回流比、分流比、含油量、處理量，根據以上變量列出相對應的因素水平表，并按所設計的正交試驗表進行25 組試驗（以除油效率作為輸出量）。
由試驗可知，影響因素由主到次排列順序依次為：處理量、回流注氣比、含油量、入水注氣比、分流比、回流比。
2.2 單一變量對設備分離性能影響的試驗
（1）處理量對設備分離性能的影響。在上述最優操作參數下向設備內通入配制含油污水 ，并改變處理量，測其吸光度值并記錄。由試驗結果可知，最佳操作參數中處理量選擇為4 m3/h。
（2）回流注氣比對設備分離性能的影響。由回流注氣比與除油效率的關系曲線可看出，當回流注氣比從0.05 增大到0.1 時，除油效率較為穩定，但當回流注氣比從0.1 繼續增大到0.15 時，除油效率急劇下降。確定回流注氣比為0.1。
（3）含油量對設備分離性能的影響。由含油量與除油效率的關系曲線可看出，在一定范圍內，隨著含油量的增大除油效率先增大，然后保持相對穩定，最佳操作參數中含油量選擇為500 mg/L。
（4）入水注氣比對設備分離性能的影響。由入水注氣比與除油效率的關系曲線可看出，并非單向增大入水注氣就能提高除油效率，相反，在一定范圍內，處理效率先隨著入水注氣比的增大而減小，隨后保持相對穩定。
（5）分流比對分離性能的影響。由分流比與除油效率的關系曲線可看出，改變分流比，除油效率未見明顯波動。確定最佳操作參數中分流比為0.08。
（6）回流比對CFU 分離性能的影響。由回流比對除油效率的影響曲線可看出，在一定范圍內，隨著回流比的增大，除油效率首先逐漸增大，然后逐漸減小。在本試驗條件下，回流比為0.2 時除油效率達到最大值（27%左右）。
3 現場應用
3.1 現場試驗概況
樣機現場應用地點在中原油田采油五廠胡二污水站。
采出水來源及回注均為胡狀油田，儲層巖性為砂巖，孔隙度15%～24%，油層空氣滲透率24×10-3～950×10-3 μm2 ，孔喉平均半徑為3.83 μm ，原油地下黏度1.55～4.0 mPa·s，原油相對密度0.82～0.95 g/cm3左右。
3.2 現場試驗流程
將高效旋流氣浮污水處理設備安裝在來水管線上，從來水閥組安裝試驗旁通，來水水質為原水水質，未投加處理藥劑。試驗氣源為氮氣，氮氣采用氮氣瓶供給。試驗工藝流程見圖1。
3.3 現場試驗方案及主要成果
3.3.1試驗方案
（1）正交試驗。用正交試驗的方法在現場試驗中選取一系列合理的變量，通過對正交試驗結果的分析選取最優參數。現場試驗正交因素見表1、表2。
表1 現場正交試驗因素
表2 現場正交試驗數據
（2）單一變量對除油性能的影響試驗。單一變量的具體變化情況見表3。
表3 單一變量變化水平
3.3.2主要成果
（1）正交試驗篩選最優參數。在未添加任何水處理藥劑的情況下對采出水進行處理，對每組數據取三次樣后取平均值，結果見圖2。正交試驗的結果表明，在分流比為0.05、回流比為0.2、氣泡發生器注氣壓差為0.05 MPa、回流注氣比為0.05 的條件下除油效率最高。
圖2 正交試驗除油效果
（2）加藥對除油效率的影響試驗。在最優參數下，通過添加不同濃度的聚合氯化鋁（PAC）后除油效率得到了明顯提升。除油效率最高可達93.8%，從除油效果及經濟用量的角度考慮，加藥濃度為20 mg/L 左右較為適宜。
3.4 試驗結論
（1）設備除油效率及精度。除油效率≥90%，出水含油量≤15 mg/L，根據進、出水水質分析報告，設備可有效去除分散油和部分乳化油。具體參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。
（2）設備占地面積比較。設備體積不到常規設備的1/2，有效停留時間不到常規氣浮設備的1/10，離心力不到常規旋流分離裝置1/10，減小占地面積50%以上。
（3）運行費用比較。采用二次氣浮，并循環利用產生氣泡，可不投加或少投加化學藥劑，減少污泥產出50%以上，運行費用節約30%以上。
4 結語
高效旋流一體化污水處理技術為國內新興的氣浮—弱離心力旋流單元組合技術，具有較高的處理效率和精度。經室內試驗及現場試驗測試可知，該技術可有效去除分散油和部分乳化油，對精細過濾器進口含油量能起到較為有效的限制作用。設備集成化程度高，占地面積小，是一種新型高效采出水處理技術，對凈化水質升級達標具有重要價值。
