一、高负荷下污泥膨胀的机理：
人们对于经营状况对扩张的影响的理解是截然不同的。实际生产报告中，低负荷会引起膨胀，高负荷也会引起膨胀；低溶解氧会引起膨胀，高溶解氧也会引起膨胀。充分混合的曝气池会膨胀，推流式曝气池也会膨胀；低C∶N比(或C∶P比)引起膨胀，高C∶N比(或C∶P比)也引起膨胀。
因为很多因素都会导致污泥膨胀，所以关于污泥膨胀的报道众说纷纭，让人害怕污泥膨胀。污泥膨胀是污水处理过程中一个相对复杂的问题。造成这种现象的原因有很多。第一，造成污泥膨胀的丝状菌有30多种，所以实际的活性污泥膨胀问题极其复杂。
高负荷膨胀又称非丝状菌膨胀，因为不是丝状菌过度繁殖造成的，而是膨胀性能与丝状菌膨胀相似，沉降性能严重下降，二沉池跑泥严重，最高SV可达90%。
具体来说，两者的区别在于，非丝状菌膨胀是因为碳源过高，无法进入系统。在高底物下，细菌吸附的碳源不能代谢，细菌表面分泌亲水性多糖，部分进入系统。细菌处于对数期，此时细菌活性最强，导致细菌胶束解体。丝状菌由于丝状菌的过度繁殖而膨胀，丝状菌从细菌胶束中伸出，与邻近的丝状菌形成松散的絮体，导致絮体密度降低，严重影响沉降性能。最明显的明显区别是:曝气池内丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀的区别是浮泥和泡沫！

二、高负荷下污泥膨胀的控制。
1.负荷和溶解氧的影响：
采用完全混合曝气池(截面积1.0m2，高3.0m)，城市污水负荷0.4kgBOD5/(kgmlssd)~0.8kgBOD5/(kgmlssd)，溶解氧浓度1.0mg/l~2.0mg/l，污泥龄20天。在第一阶段，由于丝状菌的过度增殖，SVI从280毫升/克增加到800毫升/克，污泥浓度下降到0.68克/升，污泥在二沉池中不断流失。
一般认为，在溶解氧为1.0mg/L~2.0mg/L的条件下运行的曝气池不会发生污泥膨胀，但实验中溶解氧浓度一直维持在这个水平，污泥膨胀仍在发生。第二阶段，从第16天开始，当溶解氧浓度增加到3.0~5.0毫克/升(平均4毫克/升)时，可以观察到SVI逐渐降低，污泥浓度不断上升。大约25天后，污泥浓度逐渐上升到1.5克/升，然后SVI下降到300毫升/克..污泥膨胀一般只需2~3天，而膨胀污泥的回收非常缓慢，往往需要3倍以上的污泥龄。在一个污泥龄内，污泥沉降性能有明显改善。
2.添加填料控制污泥膨胀。
生产曝气池顶部增加了占池总容量15%的软填料，与传统工艺中无填料的SVI相比。软填料系统的总停留时间为4h，负荷在0.4kgBOD5/(kgmlssd)至0.8kgBOD5/(kgmlssd)之间。在曝气池供氧充足(气水比(3.7~5)∶1)的条件下，添加填料可以很好地控制膨胀现象。传统曝气池在相同条件下运行，后期停留时间翻倍。当负荷减少一倍时，SVI仍在200毫升/克至500毫升/克之间，远高于灌装系统(平均SVI约为100毫升/克)。根据填料池分析，附着在填料上的微生物主要是触变菌和021N菌丝。填料池对有机酸和化学需氧量的去除率高达80%，50%，H2S由3.67毫克/升降至0.77毫克/升..从而去除丝状菌的生长促进因子，有利于絮状菌的生长。
其实填料池也是一个选择器，将丝状菌固定在填料上，在第一个池中有选择地充分生长，但不进入活性污泥絮体。絮状细菌在第二个池塘中生长，从而避免污泥膨胀。其主要作用是降低污水的有机负荷，细菌膜脱落是次要因素。有机负荷的降低是从两个方面进行的，第一是有机物的直接去除，这在单独的填料池中最为明显。其次，生长在填料上的微生物数量增加了系统中的总生物量，从而降低了有机负荷。通过添加填料控制污泥膨胀的方法非常简单，但其缺点是增加投资和更换填料。一般适合小型污水处理厂，大型污水处理厂一般不适合。

3.池型和曝气强度对污泥膨胀的影响。
对城市污水进行了以下高负荷对比试验，负荷为0.4kgBOD5/(kgmlssd)~0.8kgBOD5/(kgmlssd)，停留时间为4h，气水比为(3.4~5)∶1。实验发现，在相同的运行条件下，推流式曝气池的SVI比完全混合式曝气池高100左右。实验中，当气水比为3.5∶1时，推流式曝气池的SVI上升到450毫升/克左右，二沉池的污泥水位不断上升，导致污泥溢流和污泥膨胀。强制排泥后，污泥浓度持续下降。此时，增加曝气量后，SVI值略有下降，但污泥浓度恢复缓慢。负荷比初始值大得多，接近1.0kgbod5/(kgmlssd)，最后SVI仍在350mL/g左右。
本实验不仅展示了溶解氧(宏观)在控制污泥膨胀中的重要作用，还展示了曝气池中不同实际(微观)溶解氧浓度对污泥膨胀的影响。当两个池的停留时间、曝气量、水质、负荷完全一致时，产生差异的原因是在整个试验期间，推流式曝气池首端的溶解氧浓度始终等于零。而完全混合曝气池中的溶解氧浓度为2.0毫克/升..这说明在高负荷曝气池运行中，推流式曝气池不利于提高污泥沉降性能。由于污水中含有大量易降解物质，加速了曝气池中氧气的利用率。氧气供应率低于氧气利用率，尤其是曝气池头部。
这种情况下，氧气是限制因素，即使曝气池其他部位溶解氧浓度为1.0mg/L~2.0mg/L，仍然会发生膨胀。原因是头端负荷过高，严重缺氧导致丝状菌从絮体中伸出来争夺氧气。同时后端的丝状菌可以直接从主溶液中吸收营养物质，比絮体本身中的胶束菌有更高的生长速率，从而得到充分的增殖(充分拉伸的丝状菌阻碍污泥的沉降)，导致膨胀。根据试验结果，曝气池头部溶解氧保持在2.0mg/L(强化曝气或再生池)可以有效控制污泥膨胀。

4.回流污泥射流强化曝气。
在上述研究分析的基础上，在推流式曝气池的首端，利用回流污泥通过射流曝气器进行强化曝气，并利用原有的中间微孔曝气器作为补充，使首端小池中的溶解氧从零增加到1.6mg/L，从而解决了首端供氧不足的矛盾。因此，SVI值降至160毫升/克，喷气携带的空气量很少。通过对比回流污泥单独射流和增加曝气量的实验结果，可以得出回流污泥射流对污泥膨胀的控制作用不是射流过程中絮体的切割导致丝状菌长度和生态环境的变化，而是射流过程中的高传质效率提供了充足的溶解氧。在曝气池的首端，为胶体细菌的生长创造了有利条件，抑制了丝状菌的生长，从而控制了污泥膨胀。在头端，可以通过回流污泥射流或通过增加头端的曝气强度(空气供应)来进行强化曝气。从试验结果来看，它对控制污泥膨胀非常有效。这为控制高负荷下的污泥膨胀提供了多种选择。