随着我国污水处理事业的发展,城市污水厂污泥处理问题日益突出,从现有污水厂的运行经验来看,污泥的处理处置已经成为困扰污水厂正常运行的主要难题。由于目前的污泥厌氧处理工艺存在着负荷低、消化时间长、投资费用高等问题,因此,研究开发高效、低耗的污泥厌氧处理工艺是很有必要的。本文借鉴现代高速厌氧反应器理论,设计出了两相一体式污泥浓缩消化反应器（TISTD）,并对其运行效能进行试验研究。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%。对TISTD的流态试验表明,外反应室存在着明显的推流形态,内反应室呈现明显的完全混合流形态。外反应室一定的推流形态有利于降低出水的SS值,确保外反应室的浓缩效果;内反应室完全混合流形态有利于厌氧菌群与剩余污泥基质的接触,强化了传质过程,能够提高反应器的处理效能。对TISTD反应器的启动试验表明,在中温条件下（33³7℃）,采用接种污泥培养法,以10%的投配率启动,运行28天后反应器即达到稳定运行的状态。运行期间分别考察了投配率在20%、30%、40%、50%的运行效能,并对影响反应器运行的投配率、容积负荷、搅拌等因素进行了较为详细的研究。试验结果表明TISTD反应器在中温条件下,反应器运行状况良好。在最优投配率为30%时,即水力停留时间为3.33天时,当进泥含水率在99.43⁹9.69%时,进泥VS/TS在0.62⁰.77时,排泥含水率在89.52%⁹3.51%之间,排泥VS/TS在0.21⁰.28范围,排水SS在0.15⁰.6g/L之间,平均产气率为1.2m3沼气/m3污泥,污泥的脱水性能试验结果显示,消化后的污泥脱水性能有一定的改善。TISTD反应器的浓缩效果、消化效果优于普通浓缩池、消化池。内外反应室的pH、碱度、VFA的检测结果表明,TISTD反应器在一定程度上实现了产酸相和产甲烷相的分级;生物相检测结果表明,运行起来后反应器内厌氧生物种类繁多,内反应室形态上类似产甲烷丝菌和甲烷八叠球菌的厌氧菌较多。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K_s、ν_max。