保证足够的溶解氧浓度是活性污泥系统发挥作用及运行安全的重要保障，一般的设计过程中要求好氧池的溶解氧浓度达到或者超过2mg/L.这里有两个考虑，若溶解氧的浓度过高，就会使活性污泥系统运行中出现过曝气的现象，这种情况下因为新陈代谢迅速，微生物降解完可以利用的基质以后便开始进入内源呼吸期间，这个过程会使得系统中的污泥老化，这是不利于活性污泥系统稳定运行的，同时溶解氧超过2以后虽然可以部分提高去除效率，但曝气设备的负荷降增大，这种投入和产出是不成比例的。和其它的系统一样，在建立活性污泥系统溶解氧变化关系的数学关系式的时候要考虑溶解氧从哪来来，去了什么地方。
一般来说好氧系统的溶解氧是通过机械曝气或者水力曝气，即让空气与水接触然后使其溶解于水中，其溶解的动力来源于氧浓度梯度，即液相中溶解氧浓度与固相的溶解氧浓度之间的差别，一般使用双膜理论进行数学表达，其具体数学表达式如下：
The term of kLa, known as the volumetric mass transfer coefficient, depends on water quality and the type of aeration equipment and is unique for each situation.
对上式关于时间积分可以得到：
稳态条件下气体向液相的转换的速率与气体从液相向气相转化的速率相同，可以用下式表达
上式中的系数与气液传播的临界面的条件有关。
不考虑脱氮的过程时溶解氧的非稳态时的变化可以表达为下式：
上市得第一部分表示氧气在气液两相之间得传递，So*是水中饱和溶解氧得浓度，So是液相中得氧气浓度。后面得5项表达细菌呼吸过程得氧气小号，包括基质S降解过程， 细胞内储存物质得利用过程，XSTO，活性污泥细胞内院呼吸小号，还有UAP及BAP利用过程得氧气消耗。
