本发明涉及一种曝气环节溶解氧控制系统与方法，属于污水处理技术领域，第一水质传感器组测量曝气池内污水的水质参数，泥质传感器测量曝气池内污水的污泥浓度，鼓风机风量计测量鼓风机的鼓风量，两个第二水质传感器组分别测量进水口和出水口处污水的水质参数，鼓风机房控制系统将这些参数输入活性污泥1号模型，输出曝气池溶解氧初设值，进而利用曝气环节溶解氧浓度自抗扰控制器计算当前状态下曝气池溶解氧浓度调节值，最后采用构建的鼓风功率预测模型获得鼓风机运行功率设定值，并根据鼓风机运行功率设定值调节鼓风机的鼓风量，实现曝气池溶解氧浓度的控制。本发明能够主动的实时预测并补偿溶解氧浓度，提升了曝气系统的稳定性和利用效率。