活性污泥工藝是目前污水生物處理中最為成熟的方法之一，但自該工藝問世以來，污泥膨脹一直是困擾人們的最大難題，有著”活性污泥法的癌癥“之說。

        污泥膨脹的主要特征是：污泥結構松散，質量變輕，沉淀壓縮性能差；SV值增大，有時達90%，SVI值超過200以上;大量污泥流失，出水渾濁；二次沉淀難以實現固液分離，回流污泥濃度低，有時還伴隨大量泡沫產生，無法維持正常的生化處理。

        污泥膨脹一旦發作，首先在二沉池表面出現零散的片狀上浮污泥，并陸續蔓延到全池，該上浮污泥呈淺褐色，伴有大量細微泡沫，不易打散，加水稀釋攪拌后仍不沉淀，無異常氣味。曝氣池隨之有大量暗褐色泡沫產生，取曝氣池活性污泥做30MIN沉降比發現絮體沉速極慢，活性污泥的壓縮性能變差。污泥容積指數急劇上升。微生物鏡檢發現大量的菌絲伸出的菌膠團，其他微生物數量極少。

        污泥膨脹從直接成因上劃分為兩大類，非絲狀菌污泥膨脹和絲狀菌污泥膨脹。

        非絲狀菌污泥膨脹主要發生在廢水水溫和溶解氧含量較低而污泥負荷過高時。由于水溫和溶解氧濃度低,代謝速度慢,細菌吸收了大量高粘性的多糖類物質，附著水大大增加，SVI提高，形成污泥膨脹。另據研究表明，當污水中氮含量嚴重缺乏時，也可能發生污泥膨脹，因為缺氮，細菌不能充分利用碳源合成細胞物質，過量的碳源被轉為高密度親水型的多糖類胞外貯存物，該物質易形成結合水，影響污泥的沉降性能，產生污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發生時，污泥很難沉降、壓縮，但處理效能仍很高，上清液清澈。通過調整污泥負荷或隨著氣溫等條件的變化，非絲狀菌污泥膨脹會逐漸得到控制。

        絲狀菌污泥膨脹的成因十分復雜，一般是多種綜合因素造成的結果。研究表明引起污泥膨脹的絲狀菌種類不少于30種,活性污泥系統中，絲狀菌與菌膠團細菌平衡時，絲狀菌對形成污泥絮體結構，提高水凈化率是有著積極作用的。但是當它的生存環境發生改變時，絲狀菌過度生長，就會引發污泥膨脹。主要成因是較高的，在這種情況下，各種細菌處于平衡狀態，水處理效果良好。低污泥負荷時，底物濃度和F/M較小，絲狀菌的性狀結構使得它比菌膠團細菌有更大的比表面積，這種結構使它更加有利于攝取污水中有限的營養物質，形成優勢菌種，造成污泥膨脹。