污泥膨胀是活性污泥法污水处理厂最常见的一种异常运行工况。它会导致污泥的沉降性能恶化，使之在二沉池内不能进行正常的泥水分离，污泥随出水流出，使出水SS超标；污泥的流失会使曝气池的微生物量锐减，从而最终BOD处理程度的下降直至整个处理系统运转的失败。污泥膨胀总体上分为两大类：丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀，以前者较常出现。
       在观察活性污泥生物相时，会发现形成活性污泥的菌胶团中，不仅有菌胶团细菌，还有丝状菌。正常的活性污泥中都含有一定量的丝状菌，它是形成活性污泥絮体的骨架材料。活性污泥中丝状菌数量太少或没有，则形不成大的絮体，沉降性能不好；但丝状菌过度繁殖，则形成丝状菌膨胀。
         菌胶团细菌与丝状菌在曝气池中的生长过程是相互影响相互竞争的关系，竞争的结果就是两者形成某种程度的平衡。如果把活性污泥视为一个生态系统，这就是一个污泥生态系统的生态平衡问题，而这种平衡是一种动态的平衡，它的平衡点可以变动的。所以说，发生丝状菌膨胀的问题不在于长没长丝状菌，而在于菌胶团细菌与丝状菌之间的数量是否处于一个恰当平衡点上。哪么，是什么在影响菌胶团细菌与丝状菌之间的数量平衡呢？是曝气池中的环境。由于菌胶团细菌与丝状菌的生理特征是有差别的，所以环境改变对两者生长速率的影响是不同的，进而改变两者的平衡。
        如食物比较充足，菌胶团细菌就能显示出它的优势：由于有吸附有机物的能力，可以把大量的有机物吸附在自己周围，这时数量平衡点就向菌胶团细菌移动，数量占优，这时污泥的沉降性能应该是最好的。但如果有机物太高而氮、磷或DO不足，有机物就不能在体内进行正常的分解代谢，菌胶团细菌就会向体外分泌出过量的多聚糖类物质。这些物质由于分子式中含有很多氢氧基而具有较强的亲水性，使活性污泥的结合水可高达400% （正常污泥结合水约为100%），污泥呈黏性的凝胶状，在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀有时称为黏性膨胀，是一种非丝状菌膨胀。
       丝状菌也是有其优势的，其表面积较大，细胞膜结构比较完善，就是说相对于菌胶团细菌，丝状菌“皮糙肉厚”，所以抵抗像低pH值，低溶解氧，进水水质或水量波动太大这样的“恶劣”环境的能力比菌胶团细菌强；丝状菌的营养需求低，就是说丝状菌比菌胶团细菌“耐饿”，进水中有机物质太少或氮、磷、铁的营养物质不足时，丝状菌受到的影响小，比如丝状菌对氮的需求只有菌胶团细菌的一半左右；另外，在高温下，丝状菌的繁殖速度大于快于菌胶团细菌，其适宜温度一般在25～30℃，这是夏季常有的水温。上述情况下，两者的数量平衡就移向丝状菌，丝状菌就成为污泥生态系统中的优势菌种，形成丝状菌膨胀。
       当进水已腐化不新鲜时，会产生出较多的H₂S（超过1～2mg/L），抑制菌胶团细菌的生长，而适于丝状硫磺细菌生长，其成为环境中的优势菌种，导致丝硫菌污泥膨胀--丝状菌膨胀的一种。
        总之，从生态学角度看，防止污泥膨胀的关键就是：保护曝气池中的生态环境，维护菌种间的生态平衡。

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