自來水深度處理根據臭氧活性炭處理工藝的特點，主要開展以下監控：
原水中有機物總量以及處理工藝對有機物的去除情況監控，主要以耗氧量、UV254、TOC三指標進行監控；對氨氮、色度去除情況的監控；通過對水樣的揮發性有機物掃描，對三鹵甲烷前驅物去除情況的監控；對pH、亞硝酸鹽氮變化情況監控，記錄水溫；對深度處理工藝對臭氧消毒副產物的監控，主要監控溴酸鹽、甲醛。同時，每半年取樣檢測活性炭性能，測定碘吸附值、亞甲基藍吸附值、強度、粒徑分布。
自來水深度處理工藝利用臭氧的氧化作用，初步氧化分解水中的一部分簡單的有機物及其它還原性物質，以降低生物活性炭濾池的有機負荷。
同時，臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機物，如天然有機物斷鏈、開環，氧化成短鏈的小分子物質或分子的某些基團被改變，從而使原來不能被生物降解的有機物轉化成可生物降解的有機物，減少大分子極性污染物，BOD濃度得到提高，所以提高了處理水的可生化性，同時使個別有機物轉化為DOC，如腐殖酸等，分解后的小分子有機物，極性和親水性得到改善，更容易被活性炭吸附和附著在活性炭上的細菌生物降解；臭氧氧化能夠改變有機物生色基團的結構，形成的中間氧化物更易于活性炭吸附，強化了活性炭的脫色效能。
自來水深度處理是傳統的四步法工藝，水源經過水泵房取水到水廠加絮凝劑、反應沉淀后進行砂濾，加氯消毒后通過管道進入千家萬戶。如果是高層用戶，還需通過樓頂的水塔進行二次供水。這些工藝主要目的是消除水中病原微生物。但傳統的凈化方式隨著污染的加劇，已經難以適應需求。
現在新增的自來水深度處理，在原有基礎上添加了臭氧活性炭聯用工藝，即增設了“主臭氧氧化+生物活性炭過濾”兩道工序，進一步殺菌、分解和吸附有機物，提高供水水質。
