廢水處理廠最廣泛監(jiān)視的變量是化學需氧量COD。COD自動監(jiān)測儀可以每個1~2小時進行一次自動監(jiān)測，根據(jù)氧化分解的條件分為酸性法監(jiān)測儀和堿性法監(jiān)測儀。COD實驗的主要限制是不能區(qū)分可生物降解和惰性有機物。

TOC表示污水中總有機械的含量，也是表征水體受有機物污染程度的一個指標。TOC測量的主要原理是將有機碳轉(zhuǎn)化為CO2，隨后在氣相中測量這種產(chǎn)物，據(jù)此求出水相中有機碳濃度。典型的測量儀器是紅外線抽氣分析儀。TOC被認為是一個很好的監(jiān)視參數(shù)，特別是監(jiān)視排水質(zhì)量。

許多廢水成分吸收紫外光。紫外線的吸收與廢水中的有機物有著密切的關(guān)系。紫外線吸光度自動監(jiān)測儀引入廢水處理系統(tǒng)用于檢測水污染程度或評價排放質(zhì)量。最近10年，光學技術(shù)取得顯著進步，使遠程與多點測量成為可能，大大方便了污水處理過程監(jiān)視的實施。紅外光譜測量對于TOC、COD、BOD等特殊參數(shù)的估計與在線監(jiān)視具有很大潛力。紅外光譜儀的主要缺點是光電池成分的結(jié)垢會引起靈敏度的降低，需要頻繁重校。

4 營養(yǎng)物脫除過程系統(tǒng)的目的是通過生物、化學或組合處理方式去除廢水中的氮和磷。目前的主流方法是生物脫氮除磷。富氧條件下，廢水中的氨被氧化為硝酸鹽（硝化過程），積磷菌吸收廢水中的磷以聚磷形式儲于體內(nèi)（吸磷）；缺氧條件下，廢水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣排除(反硝化)；厭氧條件下，聚磷分解釋放無機磷至污泥中（釋磷）。為了保證儀器的滿意運行，大多數(shù)商業(yè)測量系統(tǒng)仍要求使用經(jīng)過預(yù)處理的樣品。超濾單元（UF）常被用于實現(xiàn)采樣預(yù)處理。根據(jù)隔膜技術(shù)建立的半微量連續(xù)流量分析系統(tǒng)原理被廣泛應(yīng)用到氨、硝酸鹽、磷等營養(yǎng)物傳感器，這些傳感器的缺點是不能將多個測量點連接到一個測量設(shè)備，而UF單元允許連接到不同采樣點的多個并行UF單元使用一塊表。由于已經(jīng)出現(xiàn)了可靠的采樣準備單元，大量的努力投入典型實驗方法在污水處理廠的自動在線應(yīng)用中。目前存在三種實施方案：批樣化學分析、基于流量注入分析（FIA）原理的連續(xù)直通系統(tǒng)、序列注入分析（SIA）。FIA是最普遍選擇的在線測量方式，其主要特點是分析反應(yīng)無需達到平衡，因為樣品的稀釋及注入與檢測的反應(yīng)時間在恒定載體流速下可以再生，但泵的選擇須謹慎。SIA是FIA的改進，其主要特點是用一個多位置閥替代了FIA的多管線。SIA提高了測量的靈活性。SIA和FIA系統(tǒng)與批系統(tǒng)相比具有樣品小、試劑低度利用和高采樣吞吐量的優(yōu)點。色度法NH 分析儀試劑消耗量較大，且對采樣溫度變化較敏感。色度法自動正磷酸鹽分析儀的準確性已經(jīng)被證明，但其運行代價較高。

ORP（氧化還原電位）電極可以普遍用于指示被監(jiān)視系統(tǒng)的氧化狀態(tài)。與DO電極相比，ORP電極還可以提供出現(xiàn)在缺氧和厭氧條件下的生化過程信息。從技術(shù)角度講，ORP測量可認為是準確且不存在問題的，但不應(yīng)該絕對ORP值對過程進行控制。可以根據(jù)ORP曲線上的斷點或拐點解釋ORP測量值。拐點可以表征氧化還原緩沖系統(tǒng)的出現(xiàn)或消失，可以與酸滴定中的pH緩沖系統(tǒng)相比。最著名的ORP斷點是DO斷點和CO 斷點。DO斷點意味著富氧階段NH 的消失（硝化終點），而NO 斷點意味著缺氧過程NO 的消失（反硝化終點）。

大量離子選擇性電極（ISE）利用電化學反應(yīng)監(jiān)視NH 、NO 、S^2－等特定化學成分。硝酸鹽ISE具有低化學品消耗、無需或只需少量預(yù)處理、響應(yīng)時間短等優(yōu)點。但系統(tǒng)對電極污染、電極漂移、離子干擾等較敏感。但硝酸鹽探測儀的電極漂移現(xiàn)象可以通過實施自動現(xiàn)場校準方法克服。NH ISE是測量NH 的首選方法，有限的運行問題與堵塞、電極漂移、電極的氫氧化物毒化、電極末端氣泡駐留等有關(guān)^[4]。

可以利用硝酸鹽在210mm處對紫外線(UV)的吸收來確定硝酸鹽含量。紫外線吸收硝酸鹽分析儀的優(yōu)點是不需過多維護，且響應(yīng)時間短（只有10s）。UV技術(shù)比較適合有機物含量低的廢水。然而，大量有機物也出現(xiàn)在UV吸收區(qū)域的廢水中，盡管作出很多努力對此進行補償，UV吸收測量仍然受到這類干擾。為防止基線漂移，頻繁零校準是必需的。自動清潔與自動校準已經(jīng)融入商業(yè)產(chǎn)品中。

滴定傳感器根據(jù)NH 轉(zhuǎn)化為2H 的化學計量關(guān)系獲取關(guān)于硝化過程的有關(guān)信息。加入污泥中的銨與通過滴定傳感器測量的銨之間存在一個明顯的關(guān)系，或者可以通過應(yīng)用化學計量轉(zhuǎn)化因子測量銨硝化過程中產(chǎn)生的質(zhì)子量獲得。這種測量原理被用于在線測量活性污泥中硝化反應(yīng)速率、在線銨濃度測量、廢水毒性測量以及可硝化氮的測量。與現(xiàn)有的在線HN

分析儀相比，滴定傳感器不需采樣預(yù)處理環(huán)節(jié)。此外，滴定過程不需要昂貴且不利于環(huán)境的化學品。滴定傳感器的缺點是其響應(yīng)時間隨污泥樣品中NH 的濃度和污泥的硝化速率而改變。

硝化過程的顯著特征是消耗大量氧氣，因此可以采用呼吸測定計監(jiān)視這些過程。呼吸計在氮去除過程中的應(yīng)用不僅限于硝化速率的估計，還可用于決定廢水處理廠進水中可硝化氮的濃度。一種組合呼吸一滴定儀被用于監(jiān)視活性污泥批實驗過程中的降解過程。這種呼吸計量計有一個敞口的曝氣管和一個密閉非曝氣呼吸室組成，通過兩個氧探頭高頻收集兩路氧吸收速率信息。呼吸計與一個維持pH的滴定單元組合，所添加的酸和基質(zhì)量作為降解過程的互補信息源^[5]。最近出現(xiàn)的一種集成傳感器可以通過一個設(shè)備監(jiān)視硝化、反硝化和富氧碳源降解過程^[6]。這種傳感器從呼吸滴定計和硝酸鹽ISE測量高頻獲得豐富的信息數(shù)據(jù)。

富氧條件下的氧吸收速率可以很好地指示污泥的活性，但營養(yǎng)物脫除污水處理廠在缺氧條件下細胞的代謝狀態(tài)評價不能使用這種可靠的測量方法。在這種情況下，可用監(jiān)視NADH熒光替代。NADH熒光信號對細胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)的測量，在決定微生物代謝狀態(tài)方面有價值。利用NADH熒光計可以探測交替活性污泥過程反硝化的終點。