在线水质分析仪器作为获取水质信息的源头技术，凡是人类活动用到水的领域，诸如水环境监测、饮用水处理与安全保障、工业水处理的过程控制、污水处理等等，都是在线水质分析仪器的应用范围。
按照应用目的的不同，在线水质分析仪器可以分为监测型和过程型在线分析仪器两类产品。
监测型分析仪器主要用于单纯的水质监测，获取水质参数数据，以判断水质是否达到法规的要求，以及环境水质(地表水、地下水、海水等)和饮用水水质安全的预警性监测，不参与水处理工艺过程控制。要求监测的水质参数主要是环保法规或者水质标准规定的主要污染物指标，对应用技术的需求主要是水样预处理技术以及仪器系统集成技术等。
在中国，典型的监测型在线水质分析仪器应用有：
一、工业企业废水污染源及市政污水处理厂排放自动监测，主要监测参数有: COD、氨氮、Ph值、总磷、总氮、重金属(镍、六价铬、总汞、铅、镉、铜、氟离子等)。这些水质分析仪器为企业实现污染物排放自行监测，防止和及时发现可能的废水超标排放，申报环境保护税，以及环保监察部门实时了解企业水污染物排放情况提供了依据。
二、地表水水质自动监测：江河湖库重要断面以及水源地的水质自动监测，江河水的主要监测参数有：常规5参数(溶解氧、水温、电导率、浊度、Ph值)、氨氮、高锰酸盐指数(CODMn)、总磷、总氮等;湖泊和水库一般会增加叶绿素a及蓝绿藻指标;水源地涉及到饮用水的安全问题，会要求增加生物毒性、大肠杆菌等水质指标以及氟离子等具有行业性/地域性特征水质污染指标的在线监测。大量地表水在线水质分析仪器的安装和应用，为全面了解国内环境水质状况，对可能的水质恶化和突发性水质污染提供预警，以及为水环境和水资源管理部门生态调水及合理使用水资源提供数据支持。
三、饮用水管网及二次供水水质自动监测，主要参数有浊度、余氯、Ph值、电导率、温度、色度等。饮用水水质在线监测，一方面对可能发生的水质超标事件进行预警，防止不合格的自来水进入居民家庭;另外，大量管网的水质数据，也可支持自来水厂优化水处理工艺以及管网输水调度决策。
四、海水监测，常规的指标是温度、盐度、深度(简称温盐深，英文缩写CTD)，另外还会根据需要增加溶解氧、叶绿素a、浊度以及硝氮、有色可溶性有机物(CDOM)等综合反应海水质量状况的水质指标。
过程型分析仪器，顾名思义，主要用于水处理工艺过程监测与控制,所测量的水质参数会参与过程控制，以优化水处理工艺、提升水处理效率, 在保证末端水质达标的前提下,实现水处理过程节能降耗的目的。过程型分析仪器更多要求原位、实时,连续监测,对仪器的测量速度与响应时间要求较高。
过程型在线水质分析仪器，被广泛应用于火力发电厂、核电厂、石油化工企业、大型冶金企业、造纸企业等为代表传统流程工业以及半导体厂、生物制药厂等新兴工业企业中，为工业水处理过程控制以及锅炉水、蒸汽、电子级超纯水等各类生产用水的品质检测提供了实时可靠的水质数据和水处理过程控制依据。
以石油化工行业为例，作为传统的流程工业，石油化工厂有着用水量大、不同用水工艺水质差异显著、涉及生产装置多的特点，其水处理流程几乎涵盖了从原水、软化水、高纯水、蒸汽到废水处理及回用的所有类型的水质特点、水处理技术和工艺，有着最全面和最具有代表性的水质在线分析仪器应用场景。
目前石化企业中常用的在线水质分析仪器，根据不同工艺要求及不同用水点来分，主要有：
一.新鲜水净化处理：浊度分析仪、pH分析仪、余氯分析仪
二.软化水及脱盐水处理：硬度分析仪、电导率分析仪、pH分析仪、二氧化硅(SiO2)分析仪、钠离子分析仪、SDI(污染指数)等
三.锅炉水及蒸汽质量监测：二氧化硅(SiO2)分析仪、钠离子分析仪、微量溶解氧分析仪、磷酸根分析仪、电导率分析仪、pH分析仪、
四.循环冷却水：总磷/磷酸盐分析仪、pH分析仪、浊度分析仪、电导分析仪、余氯分析仪、总有机碳(TOC)分析仪、在线荧光示踪监测仪、水中油分析仪等
五.凝结水回用：总有机碳(TOC)分析仪、电导率分析仪等
六.工业废水处理及回用：溶解氧分析仪、pH/ORP分析仪、悬浮物分析仪、COD分析仪、氨氮分析仪、水中油分析仪等
七.厂区雨水监测及排放管理：总有机碳(TOC)分析仪、悬浮物(SS)分析仪、水中油分析仪、水面油膜监测仪等;如果仪器实时监测到雨水的水质指标超过排放标准或者有油品泄漏，就会自动关闭雨水排放口，将超标雨水排入废水处理单元或者事故池储存，以免造成对环境水体的污染，或者对废水处理单元的冲击。
在半导体厂、生物制药厂这类对水质有着极高要求的高技术新兴产业中，高精度的二氧化硅(SiO2)分析仪(检出限可达0.1µg/L)、总有机碳分析仪、水中颗粒物分析仪(可测粒径0.05µm)、高精度微量溶解氧分析仪等高性能在线水质分析仪器以及各种结构和性能的氟离子分析仪(半导体厂)、微生物分析仪(生物制药厂)都已经有了越来越多的应用。
另外，在自来水厂，各种量程的在线浊度分析仪、余氯/总氯分析仪、pH分析仪、碱度分析仪、游动电流分析仪等都有着广泛的应用，参与水厂的自动加药、加氯等工艺的过程控制，这些在线水质分析仪器的应用，极大的提高了自来水的自动化运行水平，保证了自来水出厂水质的安全可靠。
在市政污水处理厂，溶解氧分析仪、污泥浓度分析仪、pH/ORP(氧化还原电位)分析仪、硝氮分析仪、氨氮分析仪为代表的在线水质分析仪器在过去数十年间也已经获得了大量的成功应用，为污水厂的稳定运行、节能降耗和达标排放提供了可靠的支持。由于用于水处理过程控制，仪器安装的数量较大，这类分析仪器通常以安装维护方便、单价较低的水质传感器形式出现。
对于不同类型的在线水质分析仪器，技术要求也是不同的，一般而言，监测型分析仪器对测量数据的准确度要求较高，数据可以作为有关部门进行执法管理的依据，对检测原理和方法的限制较多,要求是成熟的分析技术;而过程型分析仪器对仪器的可靠性和稳定性要求较高，要求仪器能够及时可靠地反应水质变化的趋势，以便为水处理过程控制提供依据。对仪器的响应时间要求较高，对仪器的检测方法和原理限制少,允许更多创新型的新原理、新方法的在线分析仪器应用。
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