Die Sauerstoffkonzentration (genauer gesagt die Gelöst-Sauerstoffkonzentration) im Belebungsbecken ist von maßgebender Bedeutung für die angestrebte Reinigungsleistung, da die unterschiedlichen Mikroorganismen bei unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen im Wasser optimale Lebensbedingungen zum Abbau von Kohlenstoffverbindungen, Stickstoff und Phosphor benötigen. So sollen beispielsweise folgende Sauerstoffkonzentrationen im Mittel im Belebungsbecken eingestellt werden:
- Nitrifikation: 2 mg/l
- Abbau der Kohlenstoffverbindungen: 1 mg/l
- Schlammstabilisierung: 0,5 mg/l
Der Betrieb mit Sauerstoffgehalten über 2 mg/l wird als unwirtschaftlich erachtet. Selbst auf kleineren Anlagen wird heute die Sauerstoffzufuhr nach dem Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken geregelt. Manchmal können im Winter höhere Sauerstoffgehalte bei Anlagen mit Nitrifikation/ Denitrifikation notwendig sein.