污泥膨脹指污泥結構極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現象。基本上各種類(lèi)型的活性污泥工藝都會(huì )發(fā)生污泥膨脹，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長(cháng)的時(shí)間來(lái)調整。
污泥膨脹特點(diǎn)
1.污泥結構松散，質(zhì)量變輕，沉淀壓縮性能差；
2.SV值增大，有時(shí)達到百分之九十，SVI達到300以上;
3.大量污泥流失，出水渾濁;
4.二次沉淀難以固液分離，回流污泥濃度低，有時(shí)還伴隨大量的泡沫的產(chǎn)生，無(wú)法維持生化處理的正常工作。
污泥膨脹是生化處理系統較為嚴重的異常現象之一，它直接影響出水水質(zhì)，并危害整個(gè)生化系統的運作。
污泥膨脹的發(fā)生率是相當高的，在歐洲近50%的城市污水廠(chǎng)每年都會(huì )有不同程度的污泥膨脹發(fā)生，在中國的發(fā)生率也非常高。
基本上目前各種類(lèi)型的活性污泥工藝都會(huì )發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹不但發(fā)生率高，發(fā)生普遍，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長(cháng)的時(shí)間來(lái)調整。針對污泥膨脹，各方面的理論很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。
污泥膨脹類(lèi)型
1.非絲狀菌膨脹
非絲狀菌膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負荷太高的時(shí)候，此時(shí)細菌吸附了大量有機物，來(lái)不及代謝，在胞外積貯大量高粘性的多糖物質(zhì)，使得表面附著(zhù)物大量增加，很難沉淀壓縮。而當氮嚴重缺乏時(shí)，也有可產(chǎn)生膨脹現象。因為若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成細胞物質(zhì)，過(guò)量的碳源將被轉化為多糖類(lèi)胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結合水，從而影響污泥的沉降性能，產(chǎn)生高粘性的污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發(fā)生時(shí)其生化處理效能仍較高，出水也還比較清澈，污泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發(fā)生情況較少，且危害并不十分嚴重。
2.絲狀菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常實(shí)際工作中較為常見(jiàn)，成因也十分復雜。影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多，首先應該認識到的是活性污泥是一個(gè)混合培養系統，其中至少存在著(zhù)30種可能引起污泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團系統共生的關(guān)系中是不可缺少的一類(lèi)重要微生物。它的存在對凈化污水起著(zhù)很好的作用。它對保持污泥的絮體結構，保持生化處理的凈化效率，及在沉淀中起著(zhù)對懸浮物的過(guò)濾作用等都有很重要的意義。事實(shí)也證明在絲狀菌與菌膠團細菌平衡時(shí)是不會(huì )產(chǎn)生污泥膨脹，只有當絲狀菌生長(cháng)超過(guò)菌膠團細菌時(shí)，才會(huì )出現污泥膨脹現象。
污泥膨脹幾種理論
1.A/V假說(shuō)：當混合液中基質(zhì)收到限制或控制時(shí)，由于比表面積大的絲狀菌獲取基質(zhì)的能力要強于菌膠團，因而菌膠團受到抑制，絲狀菌大量繁殖；
2.動(dòng)力選擇性理論：以微生物生長(cháng)動(dòng)力學(xué)為基礎，根據不同種類(lèi)微生物具有不同的最大比生長(cháng)速率和飽和常數，分析絲狀菌與菌膠團的競爭情況；
3.饑餓假說(shuō)：將活性污泥中微生物分為三類(lèi)，第一類(lèi)是菌膠團細菌，第二類(lèi)是具有高基質(zhì)親和力但生長(cháng)緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類(lèi)是對溶解氧有高親和力、對饑餓高度敏感的快速生長(cháng)絲狀菌；
4.存儲選擇理論：在底物風(fēng)度的狀態(tài)下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質(zhì)在底物匱乏時(shí)能夠被代謝產(chǎn)生能量或合成蛋白質(zhì)。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力，底物貯存能力不能完全用來(lái)解釋污泥膨脹機理；
5.氮氧化氮假說(shuō)：CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說(shuō)，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存在亞硝酸氮，那中間產(chǎn)物NO、N2O就會(huì )抑制菌膠團的好氧細胞色素，進(jìn)而抑制其好氧情況下的基質(zhì)利用，相反一些絲狀菌只能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會(huì )在反硝化條件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌就不會(huì )在好氧段被抑制，因而更具競爭優(yōu)勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關(guān)性。沉淀性能良好的污泥粒徑分布較廣，且以球菌為主，膨脹污泥的粒徑大都在10μm以?xún)龋勰噍^為細碎。
絲狀菌污泥膨脹的原因
1.原水中營(yíng)養物質(zhì)含量不足
活性污泥法處理污（廢）水的過(guò)程，就是污泥中的微生物種群不斷地吸收、利用水中污染物，在自身增殖的同時(shí)，將污染物加以降解的過(guò)程。隨反應的進(jìn)行需要多種營(yíng)養物質(zhì)保證其正常的新陳代謝活動(dòng)，并維持生物的動(dòng)態(tài)平衡和活動(dòng)。若微生物的食物不足，會(huì )使低營(yíng)養型微生物絲硫細菌、貝氏硫細菌過(guò)度繁殖，在與菌膠團細菌的競爭中占優(yōu)。
2.原水中碳水化合物和可溶性物質(zhì)含量高
絲狀菌與其它菌種相比有其自身的一些特點(diǎn)，它對高分子物質(zhì)的水解能力弱，較難吸收不溶性物質(zhì)。所以，當廢水中含有較多量的可溶性有機物時(shí)，有利于底物中絲狀菌的繁殖。此外，廢水中含過(guò)多量的糖類(lèi)碳水化合物時(shí)，諸如球衣菌屬的絲狀菌能直接將葡萄糖、乳糖等糖類(lèi)物質(zhì)作為能源加以吸收利用，同時(shí)分泌出高粘性物質(zhì)覆蓋在菌膠團細菌表面，從而大大提高了污泥的水結合率。
3.硫化物含量高
正常的活性污泥中硫代謝絲狀菌含量不多，若污水中硫化物含量偏高（這種情況多存在于工業(yè)廢水中），容易引起諸如硫化菌、021N型菌、貝氏硫化菌等硫代謝絲狀菌的過(guò)量增殖，致使引發(fā)污泥膨脹。