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针对中小城镇污水处理厂目前的污泥处理存在的负荷低、消化时间长、投资费用高等的具体问题。先后开发设计了三套集污泥浓缩消化功能于一体的污泥处理反应器，分别为：第一套反应器ICSTD(内循环污泥浓缩消化反应器)、第二套反应器MISTD(改良型污泥浓缩消化反应器)和第三套反应器TISTD(两相一体式污泥浓缩消化反应器)。本次试验所采用的是第三套两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD)。之前的研究发现，一、二套反应器存在一些问题，因此对它们进行了改进，设计了第三套反应器TISTD并进行了试验研究。本试验没有重新设计反应器而是继续对第三套两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD)进行更深入的性能研究。以期通过对TISTD的深入研究，为中试的设计提供参数，并进一步为工程实际应用提供技术支持。
两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD)有效容积110L，设计投配率30％。在中温下采用接种污泥培养法，以10％的投配率启动，运行30天后反应器即达到稳定运行的状态。分别考察了投配率在20％、30％的运行效能，结果表明TISTD反应器在中温条件(33～37℃)下，运行状况良好，在投配率为30％，水力停留时间为3.33天时，进泥含水率99.1％～99.8％，VS/TS0.56～0.61时，排泥含水率93.0％～94.8％，VS/TS0.32～0.38，实际产气量18～24.5L/d。污泥的浓缩和消化效果明显好于普通的浓缩池和消化池。经TISTD处理后的污泥的脱氢酶活性与进泥相比大大降低，其值小于0.45微克TF/(gMLSS·h)，这表明经过浓缩消化处理后的污泥更易于后续的机械脱水。经过N、P平衡研究发现，处理后进泥中18.6％～32.6％的总氮回到上清液中，64.6％～81.0％的总氮在排出的厌氧污泥中，23.5％～28.3％的总磷回到上清液中，70.7％～75.1％的总磷在排出的厌氧污泥中。说明TISTD对TN、TP有很好的分离效果。
内外反应室的pH、碱度、VFA及生物相检测结果表明，TISTD反应器在一定程度上实现了产酸相和产甲烷相的分级。通过对有机物去除动力学的建模和分析，得出了TISTD反应器有机物去除的动力学参数Ks、Vmax。最后经过试验综合对比发现，投配率为30％时具有最好的技术性能，因此本研究认为反应器的最佳投配率为30％。