1983年,Miller和Hupka設計了世界上第一臺用于油水分離的充氣水力旋流器,其結構如圖1所示。該設備的主體部分由兩個同心的豎直圓管組成,通過位于中心的多孔管來注入空氣。外面的非孔隙管用作空氣夾套,內外管之間形成的空氣腔室能使得通過多孔中心管的空氣均勻分布。切向進料口在其底部,分離后的油相和水相都從頂部流出,通過頂部的可調間隙來調節溢流和底流的分流比。該設備的多孔管直徑為50mm,高為250mm,多孔柱上的微孔平均孔徑為1μm,經流體剪切后可產生的氣泡尺寸范圍在0.2～0.5mm。實驗結果表明,當分流比為3/10、氣液比為11/10,且不加表面活性劑時分離效率最高,能夠去除油滴粒徑在5～50μm的機械配制油水乳化液,但底流口的含油量僅僅下降了40%。

   國內四川大學、東北大學、中國石油大學(北京)等單位也開展了充氣水力旋流器的應用研究工作。1996年,余仁煥等人設計了一臺上部呈雙對稱配制的切向進料充氣旋流器,結構如圖3所示。在頂部設計一個溢流節流室,利用溢流導管把溢流和含油泡沫及時排出,從而有利于泡沫柱的穩定[8]。2007年左右,中國石油大學(北京)郭紹輝課題組自行設計研制了50mm充氣水力旋流器,其結構如圖4所示。利用含油質量濃度800mg/L的煉油污水進行了室內凈化實驗研究,除油效率最高達82%,所分離油滴粒徑下限為4μm;現場中試時,進水含油質量濃度平均為909mg/L,出水含油質量濃度平均為227mg/L,平均除油效率達74.7%,可以替代煉油污水處理流程中的隔油段。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

　　與國內近期仍然繼續圍繞充氣旋流器開展研究工作有所不同的是,Miller等人于2006年左右通過研究ASH中氣泡與油滴之間的相互作用,發現氣泡與油滴之間的碰撞效率要顯著低于其與礦物顆粒之間的碰撞效率,雖然油滴與氣泡之間的黏附強度大于礦物顆粒與氣泡之間的黏附強度,但乳化使得油滴需要較大的耗散能方能上浮,因此需要使用水溶性大分子聚合物絮凝劑以克服湍流的負面效應。鑒于ASH技術早已存在的諸多不足,Miller等人于1997年左右便開始對其進行改進,提出了氣泡加速氣浮(babbleac-celeratedflotation,BAF)技術,相應的污水處理系統包括一個立式氣泡腔和一個BAF池。除了頂部沒有溢流口而僅在底部設有一個出口之外,立式氣泡腔的工作原理與ASH基本一致,當從上部進入的污水自上渦旋而下從底部出口離開氣泡腔時,已經形成了氣泡-微細顆粒黏附體,凝聚和絮凝已經完全結束;污水混合流最后進入BAF池完成分離過程。

   1998年,Miller等人又基于立式氣泡腔進一步修正了離心氣浮的概念,研制開發了液體旋流-顆粒定位器(LCPP)和液-固-氣混合器(LSGM),能夠改變混合能、實現最優絮凝所必須的調節能量,從而能給在不破壞絮凝體的情況下添加化學藥劑和優化液-固分離。2003年,美國CleanWaterTechnolgy公司基于LCPP和LS-GM系統,推出了名為復合離心氣浮-溶氣氣浮系統,并冠名為氣體能量混合(GEM)系統,該系統綜合了離心氣浮和DAF的全部優點,而且在相同條件下占地面積僅為常規DAF系統的1/10。顯然,BAF系統和GEM系統的研發,表明Miller等人實際上已經拋棄了當初希望僅通過ASH完成分離目標的想法,而是僅將離心氣浮技術作為一種促進泡-微細顆粒黏附的預處理手段,但迄今未見到處理含油污水的應用案例。