In response to the ever-increasing need for monitoring-based process control of wastewater treatment plants, anonline applicable respirometer shows great promise for real-time measurement of oxygen uptake rate (OUR) andbiochemical oxygen demand (BOD) measurements as a surrogate of the biodegradability of wastewater. Here, wehave developed a photosensor-assisted real-time respirometric system equipped with bubble counting sensors foraccurate measurement of microbial oxygen consumption in a bottle. This system can measure OUR and BOD in abottle equipped with a tube containing NaOH solution to absorb carbon dioxide and supplied with continuousatmospheric oxygen to the bottle, which reliably supplies non-limiting dissolved oxygen (DO) for aerobicbiodegradation even at high organic loads. These technical improvements allow a sensitive and rapid analyticaltool offering real-time profiles of oxygen uptake rate as well as BOD measurements with an extended measurablerange (0-420 mg O2/L), enabling significant reduction or elimination of dilution steps. The respirometric systemwas used to elucidate the biodegradable kinetics of domestic and swine wastewaters as a function of the type andconcentration of organic matters, depending on source characteristics including rapidly or slowly oxidizableorganic substances by bacteria. Compared with conventional and manometric BOD methods, our method isreliable and accurate.