污泥膨胀是活性污泥工艺中常见的一种异常现象，是指活性污泥由于某种因素的改变，沉降性能恶化，污泥随二沉池出水流失。发生污泥膨胀以后，流失的污泥会使出水SS超标，如不采取控制措施，污泥继续流失会使曝气池的微生物量锐减，不能满足氧化分解污染物质的需要。活性污泥的SVI值在100左右时，其沉降性能最佳。当SVI值超过150时，预示着活性污泥即将或已经为膨胀状态，应立即采取控制措施。
污泥膨胀总体上可以分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀两大类。丝状菌膨胀是活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀，非丝状菌膨胀是指菌胶团的细菌本身生理活动异常，导致的污泥膨胀。
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。如果活性污泥中丝状菌数量太少，则形不成大的絮状体，沉降性能不好;如果丝状菌过度繁殖，则形成丝状菌污泥膨胀。在正常的环境中，菌胶团的生长率远大于丝状菌，不会出现丝状菌过度繁殖的现象。但如果活性污泥环境条件发生不利变化，丝状菌因其表面积较大，抵抗环境变化能力较强，丝状菌的数量就有可能异常增多，从而导致丝状菌污泥膨胀。
(1)进水中有机物质太少，曝气池内F/M低，导致微生物食料不足。
(2)进水中氮、磷等营养物质不足。
(3) pH值偏低，不利于微生物生长。
(4)曝气池混合液内溶解氧太低，不能满足微生物需要。
(5)进水水质或水量波动太大，对微生物造成冲击。
(6)进人曝气池的污水因“腐化”产生出较多的H2S(超过1-2mg/L)时，还会导致丝状硫黄菌的过量繁殖，使丝硫黄菌污泥膨胀。
(7)丝状菌大量繁殖的适宜温度在25-30℃，因而夏季易发生丝状菌污泥膨胀。
非丝状菌膨胀是由于菌胶团细菌本身生理活动异常，导致活性污泥沉降性能恶化。可分为两种。
一种是由于进水中含有大量的溶解性有机物，使污泥负荷F/M太高，而进水中缺乏足够的氮、磷等营养物质，或者混合液内溶解氧不足。高F/M时，细菌会把大量的有机物质吸入体内，而由于缺乏氮、磷或溶解氧不足，又不能在体内进行正常的分解代谢。此时细菌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很多羟基而具有较强的亲水性，使活性污泥的结合水高达400%(正常污泥结合水为100%左右)以上。呈豁性的凝胶状，使活性污泥在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀称为非黏性膨胀。
另一种非丝状菌膨胀是由于进水中含有大量的有毒物质，导致污泥中毒。使细菌不能分泌出足够的黏性物质，形不成絮体，因此也无法在二沉池进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀有时又称为非黏性膨胀或离散性膨胀。
