污泥膨脹是活性污泥法系統中的一種常見異常現象，它涉及活性污泥沉降速率的減慢和活性污泥絮體壓縮性能的惡化。
這種現象可能導致沉澱池功能不穩定，因為污泥難以壓實，導致二沉池底部污泥濃度降低，回流污泥濃度也隨之降低，進而影響曝氣池中污泥濃度的理想值，破壞工藝的正常運行。污泥膨脹可能由多種因素引起，包括絲狀菌的大量繁殖、污泥中結合水異常增多、缺乏必要的營養物質、溶解氧不足、水溫過高或過低等。此外，超負荷、污泥齡過長或有機物濃度梯度小等運行條件也可能導致污泥膨脹。
污泥膨脹會導致污泥結構鬆散、體積增大、上浮，難以沉降分離，進而影響出水水質。