在工业污水处理工程中的污泥膨胀是指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离，影响出水水质的现象。描述污泥膨胀程度的指标有污泥沉降比、污泥体积指数等。污泥膨胀上浮的原因很多，除了环境、生物及生化方面的原因外，还有运行方式以及运行管理和构筑物结构形式等等诸多方面引起的原因。
污泥膨胀可大致区分为丝状体膨胀和非丝状体膨胀两种。大多数污泥膨胀是由于丝状体膨胀，这是由于丝状微生物大量繁殖，菌胶团的繁殖生长受到抑制的结果。
丝状体对活性污泥絮体起骨架作用，如果没有足够的丝状体，形成的絮体不牢固，在曝气池紊动水流的冲击下，容易被破碎成细小的颗粒。这时，污泥沉降快，SVI低，但出水浑浊，这叫作非丝状体膨胀。当丝状体过多，长出一般絮体的边界面伸入混合液体时，其架桥作用妨碍大虚体间的密切接触，致使沉降较慢，密度性差和SVI高，为丝状体膨胀的数目足以形成适合的絮体骨架而无显著分枝伸入溶液时，絮体大而浓密沉降性好、SVI低、上清液清净，这种污泥叫非膨胀污泥。
引起污泥膨胀的原因大多都是丝状体大量繁殖的原因，还有一些是因为活性污泥的细菌增殖速度过快而导致膨胀。这种情况比较常见的，当废水在好氧池中的水富营养化，同时没有及时做到排泥操作就会出现这种情况。
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