旋流气浮含油污水处理工艺具有结构紧凑、处理效果好等优势。本文基于二次旋流的思想,对旋流气浮装置的结构进行了设计,对关键结构要素进行了模拟优化,在此基础上加工了二次旋流气浮装置样机,进行了除油特性实验研究,最终建立了二次旋流气浮含油污水处理装置的设计准则。本文主要研究内容与结论如下:对旋流气浮系统中分散相粒子受力和运动规律进行了分析,明确了旋流场对浮选效果强化机理,提出了二次旋流气浮思想:通过内部构件将旋流气浮装置内部流场划分为两级,形成旋流强度较大的一次旋流分离区域,和旋流强度小、流场稳定的二次弱旋流浮选区域。基于二次旋流气浮思想,进行了二次旋流气浮含油污水处理装置的结构概念设计。对旋流气浮含油污水处理装置高径比,内筒直径和高度,导板倾角、周角和宽度,隔板倾角和宽度,锥形台直径,入口管径等结构要素进行了数值模拟优化。通过模拟结果中的切向速度分布和溢流口气相体积分数,分析不同模型下流场特性和气泡浮选效率,并以此为评价标准确定出旋流气浮装置的最优结构尺寸。设计了一套旋流气浮含油污水处理系统,基于该系统对旋流气浮装置样机的污水处理性能进行测试,实验结果表明:处理量测试范围内(0.6 m³·h^-12.2 m³·h^-1),Q=1.0 m³·h^-1时除油效率最佳;当污水含油率一定时,存在最佳含气率,最佳含气率随污水含油率增加而增大;在分流比测试范围内（0⁰.15）,随分流比增加,除油效率增大,且增速减小;随油滴粒径增加,除油效率增大,增速减小;含气率一定的旋流气浮污水处理系统中存在饱和含油率,随含气率增加,饱和含油率增大。确定了旋流气浮装置尺寸设计准则:当单个装置的处理量需求为Q时,旋流气浮装置筒体直径:（?）,入口直径:d_in（28）0.0296Q^0.5×D^-0.25,其他尺寸可由直径D和模拟优化得到的无量纲尺寸确定。确定了旋流气浮装置串联级数计算准则:旋流气浮装置串联级数:（?）,当净化水水质要求含油率小于30 mg·L^-1,装置在最佳处理量下工作时,若污水含油率小于150 mg·L^-1,采用单级;若污水含油率在150mg·L^-1405 mg·L^-1,采用二级串联,若污水含油率在405 mg·L^-11350 mg·L^-1,采用三级串联。