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污泥膨胀是污水处理中的常见问题，指活性污泥沉降性能恶化、体积增大的现象。我们用污泥体积指数SVI来衡量污泥的沉降性能，正常污泥的SVI在50到150毫升每克之间，而膨胀污泥的SVI超过150。从对比图可以看出，正常污泥沉降紧密，而膨胀污泥结构松散，占据更大体积。
污泥膨胀主要分为两大类型。第一类是丝状菌膨胀，由丝状菌过度生长引起，这些丝状菌从菌胶团中伸出，使污泥结构变得松散，沉降性能恶化。第二类是非丝状菌膨胀，主要是菌胶团自身发生膨胀，细胞内储存物质增多导致密度降低。通过显微镜观察可以清楚地区分这两种不同的膨胀类型。
污泥膨胀的产生机理可以从微生物生态学角度来理解。当环境条件发生变化时，如营养不平衡、溶解氧不足或pH值异常，会引发微生物群落间的竞争。在这种竞争中，丝状菌由于其独特的生理特性往往获得优势，开始大量繁殖，最终导致污泥膨胀现象的发生。这是一个从环境变化到微生物竞争，再到丝状菌优势生长的连续过程。
污泥膨胀的发生受多个关键因素影响。碳氮比应控制在20到30之间，溶解氧浓度需维持在2到4毫克每升，pH值要保持在6.5到8.5的范围内。温度和有机负荷也是重要的控制参数。当这些参数超出最适范围时，就容易引起污泥膨胀。通过实时监控这些指标，可以及时调整工艺参数，预防膨胀的发生。