活性污泥法的關(guān)鍵技術(shù)是活性污泥沉降性能的好壞，它直接影響了出水水質(zhì)，而污泥膨脹是惡化處理水質(zhì)的重要原因。其表觀(guān)現象是活性污泥絮凝體的結構與正常絮凝體相比要松散一些，體積膨脹，含水率上升，不利于污泥底物對污水中營(yíng)養物質(zhì)的吸收降解，并且影響后續工序的沉淀效果。
一般從以下三個(gè)方面定義污泥膨脹：沉降性能差，區域沉降速度小；污泥松散，不密實(shí)，污泥指數較大；由絲狀菌引起的污泥膨脹中，絲狀菌總長(cháng)度大于1×104 m/g。
1. 污泥膨脹的分類(lèi)
污泥膨脹分為絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹兩類(lèi)。其中90%是由絲狀菌引起的，只有10%左右是由非絲狀菌引起的。活性污泥系統中的生物處于動(dòng)態(tài)平衡之中，理想的絮凝體沉淀性能好，絲狀菌和菌膠團細菌之間相互競爭，相互依存，絮體中存在的絲狀菌有利于保護絮體已經(jīng)形成的結構并能增加其強度。但是在污泥膨脹誘因的誘發(fā)下，絲狀菌在和菌膠團的競爭中占優(yōu)，大量的絲狀菌伸出絮凝體，破壞其穩定性。
可辨識的污泥膨脹絮體有兩種類(lèi)型：第一類(lèi)是長(cháng)絲狀菌從絮體中伸出，此類(lèi)絲狀菌將各個(gè)絮體連接，形成絲狀菌和絮體網(wǎng)；第二類(lèi)具有更開(kāi)放的結構，細菌沿絲狀菌凝聚，形成細長(cháng)的絮體。
2. 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。
（4）進(jìn)水波動(dòng)
進(jìn)水波動(dòng)是指進(jìn)入活性污泥反應器的原水在流量以及有機物濃度、種類(lèi)方面的改變。如果曝氣池中有機物濃度突然增加，就會(huì )因微生物呼吸迅速致使溶解氧含量降低，此時(shí)絲狀菌在爭奪氧中占優(yōu)，大量繁殖，引起污泥膨脹。
（4）溫度
反應器底物中每種細菌都有自己的最適宜生長(cháng)溫度，在最適宜生長(cháng)溫度下，其繁殖旺盛，競爭力強。如果溫度較低，污水中微生物代謝速度較慢，會(huì )積貯起大量高粘性的多糖類(lèi)物質(zhì)，使活性污泥的表面附著(zhù)水大大增加，SVI值增高，從而可能會(huì )引起污泥膨脹。溫度對絲狀菌的影響也是很普遍的，絲狀菌膨脹對溫度具有敏感性，在其它條件等同的情況下，10℃時(shí)產(chǎn)生嚴重的污泥膨脹現象；將反應器溫度提高到22℃，不再產(chǎn)生污泥膨脹。這也是大多數活性污泥在冬季時(shí)會(huì )產(chǎn)生污泥膨脹或者污泥膨脹更加嚴重的原因之一。
（5）溶解氧
溶解氧作為構成活性污泥混合液三要素（氣、水、泥）之一，是許多生物降解反應的必要條件。菌膠團細菌和浮游球衣菌等絲狀菌對溶解氧需要量差別比較大，菌膠團細菌是好氧菌，而絕大多數絲狀菌是適應性強的微好氧菌。因此，若溶解氧含量不足，菌膠團菌的生長(cháng)受到抑制，而絲狀菌仍能正常利用有機物，在競爭中占優(yōu)。
（6）pH值
pH值較低，會(huì )導致絲狀真菌的繁殖而引起污泥膨脹。活性污泥微生物最適宜的pH值范圍是6.5~8.5；pH值低于6.5時(shí)利于真菌生長(cháng)繁殖；pH值低至4.5時(shí)，真菌將完全占優(yōu)，活性污泥絮體遭到破壞，所處理的水質(zhì)惡化。
（7）BOD－污泥負荷
BOD污泥負荷是設計活性污泥反應池和控制其運行的重要指標。
3. 絲狀菌引起污泥膨脹的控制方法
污泥膨脹的早期控制方法主要是靠外加藥劑（如消毒劑）直接殺死絲狀菌或投加無(wú)機或有機混凝劑增加污泥絮體的密度來(lái)改善污泥絮體的沉降性能。目前此類(lèi)方法仍運用于某些污水處理廠(chǎng)。
（1）投加Cl2或漂白粉
控制污泥膨脹采用的傳統氧化劑是Cl2。具有氧化能力的Cl2、HOCl和次氯酸根滲入細胞后，能破壞菌體內的酶系統，導致細胞死亡。絕大程度上說(shuō)的絲狀菌都可通過(guò)加氯氣加以控制。一般投加在回流污泥中，加氯點(diǎn)的Cl2、濃度應控制在小于35 mg/L，加氯量最適宜控制在10~20 mg/L·d，投加量過(guò)大反而會(huì )殺死菌膠團菌，造成絮體解體。當SVI值逐漸降低、膨脹不斷緩解時(shí)，應逐漸減少投藥量。
（2）投加H2O2
雙氧水在控制污泥絲狀菌膨脹中的應用也相當廣泛。控制絲狀菌的最少投量是0.1 g/kg·d（H2O2/MLSS）時(shí)，將會(huì )破壞脫磷作用，投加一段時(shí)間后（大概10天）脫磷作用會(huì )慢慢恢復。H2O2的毒性對脫氮作用只有少量的影響，在檢測中沒(méi)有發(fā)現氨、氮和硝酸鹽氮有明顯變化。
（3）投加臭氧
投加臭氧也可以控制絲狀菌引起的污泥膨脹，臭氧還能有效地改善硝化作用和提高難降解有機物的去除率，臭氧的投加量在4g/kg·d（H2O2/MLSS）左右，一般投加在好氧區。
（4）投加凝聚劑
投加合成的有機聚合物、鐵鹽、鋁鹽等混凝劑均可以通過(guò)其凝聚作用來(lái)提高污泥的壓密性增加污泥的比重；投加高嶺土、碳酸鈣、氫氧化鈣等也可以通過(guò)提高污泥的壓密性來(lái)改善污泥的沉降性能。實(shí)踐證明，不設初沉池的污水廠(chǎng)，其SVI值都比較低，所以設有初沉池的污水廠(chǎng)發(fā)生污泥膨脹時(shí)，將部分污水直接送到曝氣池也是一種控制污泥膨脹的方法。
（5）回流污泥
此法主要應用在脫氮除磷工藝中，將二沉池排出的回流污泥排入一單獨設置的曝氣池內進(jìn)行曝氣，將微生物體內貯存物質(zhì)氧化，從而使菌膠團細菌具有最大吸附和貯存能力，使污泥得到充分再生并恢復活性，所以可以在與絲狀菌的競爭中獲得優(yōu)勢，抑制絲狀菌的過(guò)量繁殖。
當污泥膨脹發(fā)生時(shí)，采用上述方法能較快地降低SVI值，但是沒(méi)有從根本上控制住絲狀菌的繁殖。一旦停止加藥，污泥膨脹可能又會(huì )出現。加藥改變了微生物的生長(cháng)環(huán)境，無(wú)疑會(huì )對污水處理廠(chǎng)的穩定運行產(chǎn)生負面影響，因此只能作為臨時(shí)應急只用。
