在線水質分析儀器作為獲取水質信息的源頭技術，凡是人類活動用到水的領域，諸如水環境監測、飲用水處理與安全保障、工業水處理的過程控制、污水處理等等，都是在線水質分析儀器的應用范圍。
按照應用目的的不同，在線水質分析儀器可以分為監測型和過程型在線分析儀器兩類產品。
監測型分析儀器主要用于單純的水質監測，獲取水質參數數據，以判斷水質是否達到法規的要求，以及環境水質(地表水、地下水、海水等)和飲用水水質安全的預警性監測，不參與水處理工藝過程控制。要求監測的水質參數主要是環保法規或者水質標準規定的主要污染物指標，對應用技術的需求主要是水樣預處理技術以及儀器系統集成技術等。
在中國，典型的監測型在線水質分析儀器應用有：
一、工業企業廢水污染源及市政污水處理廠排放自動監測，主要監測參數有: COD、氨氮、Ph值、總磷、總氮、重金屬(鎳、六價鉻、總汞、鉛、鎘、銅、氟離子等)。這些水質分析儀器為企業實現污染物排放自行監測，防止和及時發現可能的廢水超標排放，申報環境保護稅，以及環保監察部門實時了解企業水污染物排放情況提供了依據。
二、地表水水質自動監測：江河湖庫重要斷面以及水源地的水質自動監測，江河水的主要監測參數有：常規5參數(溶解氧、水溫、電導率、濁度、Ph值)、氨氮、高錳酸鹽指數(CODMn)、總磷、總氮等;湖泊和水庫一般會增加葉綠素a及藍綠藻指標;水源地涉及到飲用水的安全問題，會要求增加生物毒性、大腸桿菌等水質指標以及氟離子等具有行業性/地域性特征水質污染指標的在線監測。大量地表水在線水質分析儀器的安裝和應用，為全面了解國內環境水質狀況，對可能的水質惡化和突發性水質污染提供預警，以及為水環境和水資源管理部門生態調水及合理使用水資源提供數據支持。
三、飲用水管網及二次供水水質自動監測，主要參數有濁度、余氯、Ph值、電導率、溫度、色度等。飲用水水質在線監測，一方面對可能發生的水質超標事件進行預警，防止不合格的自來水進入居民家庭;另外，大量管網的水質數據，也可支持自來水廠優化水處理工藝以及管網輸水調度決策。
四、海水監測，常規的指標是溫度、鹽度、深度(簡稱溫鹽深，英文縮寫CTD)，另外還會根據需要增加溶解氧、葉綠素a、濁度以及硝氮、有色可溶性有機物(CDOM)等綜合反應海水質量狀況的水質指標。
過程型分析儀器，顧名思義，主要用于水處理工藝過程監測與控制,所測量的水質參數會參與過程控制，以優化水處理工藝、提升水處理效率, 在保證末端水質達標的前提下,實現水處理過程節能降耗的目的。過程型分析儀器更多要求原位、實時,連續監測,對儀器的測量速度與響應時間要求較高。
過程型在線水質分析儀器，被廣泛應用于火力發電廠、核電廠、石油化工企業、大型冶金企業、造紙企業等為代表傳統流程工業以及半導體廠、生物制藥廠等新興工業企業中，為工業水處理過程控制以及鍋爐水、蒸汽、電子級超純水等各類生產用水的品質檢測提供了實時可靠的水質數據和水處理過程控制依據。
以石油化工行業為例，作為傳統的流程工業，石油化工廠有著用水量大、不同用水工藝水質差異顯著、涉及生產裝置多的特點，其水處理流程幾乎涵蓋了從原水、軟化水、高純水、蒸汽到廢水處理及回用的所有類型的水質特點、水處理技術和工藝，有著最全面和最具有代表性的水質在線分析儀器應用場景。
目前石化企業中常用的在線水質分析儀器，根據不同工藝要求及不同用水點來分，主要有：
一.新鮮水凈化處理：濁度分析儀、pH分析儀、余氯分析儀
二.軟化水及脫鹽水處理：硬度分析儀、電導率分析儀、pH分析儀、二氧化硅(SiO2)分析儀、鈉離子分析儀、SDI(污染指數)等
三.鍋爐水及蒸汽質量監測：二氧化硅(SiO2)分析儀、鈉離子分析儀、微量溶解氧分析儀、磷酸根分析儀、電導率分析儀、pH分析儀、
四.循環冷卻水：總磷/磷酸鹽分析儀、pH分析儀、濁度分析儀、電導分析儀、余氯分析儀、總有機碳(TOC)分析儀、在線熒光示蹤監測儀、水中油分析儀等
五.凝結水回用：總有機碳(TOC)分析儀、電導率分析儀等
六.工業廢水處理及回用：溶解氧分析儀、pH/ORP分析儀、懸浮物分析儀、COD分析儀、氨氮分析儀、水中油分析儀等
七.廠區雨水監測及排放管理：總有機碳(TOC)分析儀、懸浮物(SS)分析儀、水中油分析儀、水面油膜監測儀等;如果儀器實時監測到雨水的水質指標超過排放標準或者有油品泄漏，就會自動關閉雨水排放口，將超標雨水排入廢水處理單元或者事故池儲存，以免造成對環境水體的污染，或者對廢水處理單元的沖擊。
在半導體廠、生物制藥廠這類對水質有著極高要求的高技術新興產業中，高精度的二氧化硅(SiO2)分析儀(檢出限可達0.1μg/L)、總有機碳分析儀、水中顆粒物分析儀(可測粒徑0.05μm)、高精度微量溶解氧分析儀等高性能在線水質分析儀器以及各種結構和性能的氟離子分析儀(半導體廠)、微生物分析儀(生物制藥廠)都已經有了越來越多的應用。
另外，在自來水廠，各種量程的在線濁度分析儀、余氯/總氯分析儀、pH分析儀、堿度分析儀、游動電流分析儀等都有著廣泛的應用，參與水廠的自動加藥、加氯等工藝的過程控制，這些在線水質分析儀器的應用，極大的提高了自來水的自動化運行水平，保證了自來水出廠水質的安全可靠。
在市政污水處理廠，溶解氧分析儀、污泥濃度分析儀、pH/ORP(氧化還原電位)分析儀、硝氮分析儀、氨氮分析儀為代表的在線水質分析儀器在過去數十年間也已經獲得了大量的成功應用，為污水廠的穩定運行、節能降耗和達標排放提供了可靠的支持。由于用于水處理過程控制，儀器安裝的數量較大，這類分析儀器通常以安裝維護方便、單價較低的水質傳感器形式出現。
對于不同類型的在線水質分析儀器，技術要求也是不同的，一般而言，監測型分析儀器對測量數據的準確度要求較高，數據可以作為有關部門進行執法管理的依據，對檢測原理和方法的限制較多,要求是成熟的分析技術;而過程型分析儀器對儀器的可靠性和穩定性要求較高，要求儀器能夠及時可靠地反應水質變化的趨勢，以便為水處理過程控制提供依據。對儀器的響應時間要求較高，對儀器的檢測方法和原理限制少,允許更多創新型的新原理、新方法的在線分析儀器應用。
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