废水生物处理是利用有关微生物的代谢过程，是对废水中有机物进行降解或转化的过程。微生物在降解有机物的同时其本身也得到了增殖。

污泥膨胀有两种类型，一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌膨胀，二是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质(如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多类糖)而引起的非丝状菌性膨胀。

污泥丝状菌膨胀可根据丝状微生物对环境条件和基质种类要求的不同而划分为五类类型：

(1)低基质浓度型;

(2)低溶解氧浓度型;

(3)营养缺乏型;

(4)高硫化物型;

(5)pH不平衡型。在实际运行中，一般以污泥丝状菌膨胀为主，占90%以上。

发生污泥膨胀时，主要有以下特征：

(1)二沉池中污泥的SVI值大于200ml/g;

(2)回流污泥浓度下降;

(3)二沉池中污泥层增高。

一、污泥膨胀相关理论

1、A/V假说：当混合液中基质收到限制或控制时，由于比表面积大的丝状菌获取基质的能力要强于菌胶团，因而菌胶团受到抑制，丝状菌大量繁殖。

2、动力选择性理论：以微生物生长动力学为基础，根据不同种类微生物具有不同的较大比生长速率和饱和常数，分析丝状菌与菌胶团的竞争情况。

3、饥饿假说：将活性污泥中微生物分为三类，靠前类是菌胶团细菌，第二类是具有高基质亲和力但生长缓慢的耐饥饿丝状菌，第三类是对溶解氧有高亲和力、对饥饿高度敏感的快速生长丝状菌。

4、存储选择理论：在底物风度的状态下，非丝状菌具有贮存底物的能力，而被贮存物质在底物匮乏时能够被代谢产生能量或合成蛋白质。但是一些丝状菌也具有底物贮存能力，底物贮存能力不能完全用来解释污泥膨胀机理。

5、氮氧化氮假说：CASEY提出低负荷生物脱氮除磷工艺的污泥膨胀假说，如果缺氧区的反硝化不充分，导致好氧区存在亚硝酸氮，那中间产物NO、N2O就会抑制菌胶团的好氧细胞色素，进而抑制其好氧情况下的基质利用，相反一些丝状菌只能将硝酸氮还原为亚硝酸氮，因此不会在反硝化条件下胞内积累NO和N2O，丝状菌就不会在好氧段被抑制，因而更具竞争优势。

亚硝酸与SVI有一定的正相关性。沉淀性能良好的污泥粒径分布较广，且以球菌为主，膨胀污泥的粒径大都在10μm以内，污泥较为细碎。