JP2000504215A

JP2000504215A - Methods for monitoring biological activity in liquids

Info

Publication number: JP2000504215A
Application number: JP9526276A
Authority: JP
Inventors: ヤン，キシン; ファンリー，ジョー; ケー．マネシン，サージー; ジェイ．マー，テランス
Original assignee: バイオケムテクノロジー，インコーポレイティド
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2000-04-11
Also published as: EP0877922A1; AU1833697A; CN1138855C; NZ331036A; KR100499830B1; NO983360L; CA2243190C; RU2192474C2; CA2243190A1; KR19990081969A; CN1212053A; NO983360D0; AR005521A1; AU710378B2; BR9707013A; WO1997026525A1; MY129784A; EP0877922A4

Abstract

(57)【要約】液体供給装置から液体サンプルの単離、選ばれた時間間隔におけるその液体サンプルのpHの計測、その後の、そのサンプルについてのpH変化速度を測定するための、それが存在する場合には、pHにおける変化の分析を含む、液体供給装置内の微生物学的プロセスをモニタリングする方法。上記サンプル中の溶存酸素も、pH計測値と実質的に同調して選ばれた時間間隔において計測され、そしてそれが存在する場合には、溶存酸素は、そのサンプルについての生物学的酸素消費速度を測定するために分析される。 (57) [Summary] Isolating a liquid sample from a liquid supply, measuring the pH of the liquid sample at selected time intervals, and then measuring the pH change rate for the sample, if any, at pH. A method of monitoring a microbiological process in a liquid supply, including analysis of changes. Dissolved oxygen in the sample is also measured at selected time intervals substantially in synchrony with the pH measurement and, if present, dissolved oxygen is the biological oxygen consumption rate for the sample. Is analyzed to determine

Description

【発明の詳細な説明】液体中の生物学的活性をモニタリングする方法発明の分野本発明は、有機及び無機基質の微生物代謝の間の代謝的に有意な遷移点をモニタリングし、そしてその微生物学的工程をコントロールする方法に関する。発明の背景代謝プロセスにおける有機及び無機基質の微生物による使用は、計測可能なパラメーター、例えばpH及び酸素利用速度(oxygen utilization rates)における検出可能な変化を引き起こすことができる。硝化(nitrification)が微生物カルチャー内で優勢な反応である場合、その硝化プロセスからの水素イオン（Ｈ⁺）の生産は、容易に使用され得るアンモニウム(NH₄ ⁺ ) の消費に基づき、いくつかの代謝的に臨界的なレベルの下まで顕著に減少すると予想されるであろう。従って、溶液中の水素イオンの活性、すなわちpHも変化すると予想されるであろう。同様に、微生物カルチャーの酸素利用は、外因性有機基質が、それらの基質がいくつかの代謝的に有意なレベルの下まで消費される条件下におけるよりも、より容易に利用可能であり、かつ、豊富な条件下で、より高いと予想されるであろう。両実施例において、pHにおける計測可能な変化速度は、以下、ときどき、“ pH生産速度（pH production rate）”又は“pHPR”ともいい、そして酸素利用は、以下、ときどき、“生物学的酸素消費速度（biological oxygen consumption rate）”又は“BOCR”ともいい、これは、時間にわたる基質代謝速度により直接的に影響を受けるであろう。従って、培地中のpH及び酸素消費における変化が微生物代謝活性単独から生じると仮定すれば、pHPR及び BOCRは、理論的には、微生物学的プロセスにおける代謝的に有意な遷移点を示すために使用されることができるであろう。pHPRは、ｄ（pH）／dt又は−Δ（pH）／Δｔと定義され、そしてBOCRは、ｄ（DO）／dt又は−Δ（DO）／Δｔと定義される。pH及び／又はDOの負の勾配は、正のpHPR及び／又はBOCR計測値をもたらす。発明の要約本発明に係る方法は、液体供給装置からの液体サンプル、例えば精製プロセスにおける廃水の単調を含む。pHPRは、上記液体サンプルから採られたpH計測値から計算され、そして、代謝的に有意な遷移点が生じる時を素速く測定するために分析される。この分析は、どのような制御工程が必要であるのか、そしてモニターされているプロセスの効率を最大にするためにそれらがいつ行われるべきかを、命ずる。図面の簡単な説明図１は、反応速度のミカエリス−メンテン（Michaelis - Menten）理論を示す図面である。図２は、アンモニア(NH₄ ⁺ ) の濃度及び有機炭素質材料（集合的にBOD(生物学的酸素要求量)という）の濃度が微生物学的プロセスにおいて時間にわたり変化するときの、混合液サンプルの酸素利用速度（BOCR）及びpH変化速度（pHPR）の理論的応答を示すグラフである。図３は、アンモニア(NH₄ ⁺ ) の濃度及び有機炭素質材料（集合的にBOD(生物学的酸素要求量)という）の濃度が微生物学的プロセスにおいて時間にわたり変化するときの、混合液サンプルの酸素利用速度（BOCR）及びpH変化速度（pHPR）の理論的応答を示すグラフである。図４は、本発明に従ってバイオリアクター・タンク内の液体供給装置からの液体サンプルを分離し、そしてモニターするために使用されることができる装置の１態様の正面図を示す。図５は、１分当りの酸素飽和における％変化として表されるBOCRと、通気の停止及び開始の間の酸素変化速度との間の関係を図示する。図６は、アンモニア濃度が変化するとき１分当りのpHにおける変化として表されるpHPRと、通気の停止と開始の間のpH変化との間の関係を図示する。図７は、COD が代謝的に制限要因でない場合、１分当りのpHにおける変化として表されるpHPRと、アンモニア濃度との間の関係を図示する。図８は、COD が代謝的に制限要因でない場合、１分当りの酸素飽和における％変化として表されるBOCRと、アンモニア濃度との間の関係を図示する。図９は、アンモニアとCOD 利用能の各条件下での、１分当りのpHにおける変化として表されるpHPRの応答を示す。図10は、１分当りのpHにおける変化として表されるpHPR、１分当りの酸素飽和における％変化として表されるBOCR、アンモニア濃度並びにアンモニアとCOD 利用能の各条件下でのCOD 、の間の関係を示す。図11は、連続通気下でのDO及びpH変化対時間のグラフである。図12は、pH，NH₃−Ｎ濃度及びｄ（pH）／dt対時間のグラフである。図13は、DO及びｄ（DO）／dt対時間のグラフである。発明の詳細な説明生物化学的反応が進行するところの機械論的速度を、図１に示すようなミカエリス−メンテン理論により部分的に記載することができる。この理論は、生物化学的反応速度は極めて低い基質濃度において極めて低いが、基質濃度がどんなに高く上昇してもその反応における漸減する小さな増加が存在する点に到達するまで、基質濃度の上昇に伴って上記速度が増加することを述べている。換言すれば、基質濃度が上記点を超えていくら上昇しても、その反応速度は、接近するが決してプラトーに到達しない。このプラトーは最大反応速度又はＶ_max である。それは２Ｋ_s に等しい基質濃度に対応する直線外挿である。Ｋ_s は、代謝的反応速度が最大反応速度（Ｖ_max）の半分であるところの基質濃度である。それ故、代謝的展望から、２Ｋ_s が有意な基質濃度であるということになる。基質の微生物代謝は、最大、かつ、ほぼ一定の速度で２Ｋ_s を上廻って進行する。この代謝反応速度は、２Ｋ_s を下廻る基質利用能により変えられ、そして制限されることができる。従って、特定の無機及び有機基質の微生物代謝の速度により直接的に影響を受け、そして／またそれに関係付けられる特定の代謝パラメーターにおける変化は、その特定の基質濃度の変化に伴って、変化すると予想され得る。特に、２Ｋ_s に等しい又はそれより大きな基質濃度においては、上記の計測可能な従属パラメーター及び／又は時間にわたる上記パラメーターにおける計測された変化速度は、比較的一定のものであると予想されるであろう。基質濃度が２Ｋ_s より近く減少するとき、上記の計測可能な従属パラメーター及び／又は時間にわたる上記パラメーターにおける計測された変化速度は、基質濃度が２Ｋ_s に等しく又はそれより高いときに計測される値とは顕著に予想されるであろう。多くの微生物反応のためには、特定の基質が上記の代謝的に有意な２Ｋ_s 濃度より低く消費されるところの点を測定することが望ましい。特定の有機及び無機基質の濃度が変化するとき、特定の計測可能な従属パラメーターにおける変化をモニタリングすることにより微生物カルチャーの代謝的挙動のパターンにおける変化を検出することができる。例えば、多くの廃水精製プロセスにおいては、特定の有機及び無機基質の濃度をひじょうに低いレベルまで減少させることが目的である。これらの基質は、典型的には、BOD(生物化学的酸素要求量)及び／又はCOD(化学的酸素要求量)として集合的に言われ、そして計測される有機基質及び無機アンモニウム(NH₄ ⁺ ) を含む。硝化反応とBOD／COD 減少反応が２つの最も優勢な反応であると仮定すれば、BOD とアンモニアがそれらのそれぞれの２Ｋ_s 値を下廻って消費されるとき、特徴的な変化は、酸素利用速度（BOCR）とpHにおける変化速度（pHPR）との両方において見られるであろうと予想されるであろう。対照パラメーターとしてBOCRとpHPRを使用する欠点は、連続廃水精製プロセスにおいて、液体培地中のpHとDOにおける変化が、多くの要因、例えば、栄養素（生物分解性炭素質、窒素、リン化合物その他）の濃度、バイオマスの濃度、アルカリ度その他に依存するということである。これらの要因は、廃水が処理施設を通過するときに常に変化する。従って、あまりに多くの未知の、そして常時変化する要因の妨害に因り、計測されたパラメーターと廃水精製の性能との間の関係を得ることは困難なことである。これらの妨害性要因がpH及びDO計測の間に検出され又は一定に維持されることができない場合、pHPR とBOCR計測値は、廃水処理性能についてのより価値のある情報を提供しないであろう。生物学的活性検出デバイス、例えば（引用により本明細書中に取り込む）米国特許第 5,466,604号中に開示されたものの使用は、処理下の廃水の本体からの廃水サンプルの、in situ 単離を可能にしている。もちろん、他の装置も、本発明に従って使用されることができる。また、用語“in situ ”は、本明細書中に使用するとき、サンプルが、液体、例えば廃水の本体中に残存するか否かに拘らない、リアルタイムの液体サンプル単離プロセスのいずれかを表す。換言すれば、計測が実質的に“リアルタイム”で及び／又は“オンライン”で行われることができる限り、その液体本体 (fluid main body)からサンプルを物理的に取り出す装置を使用することができる。 BOD とアンモニア(NH₄ ⁺ ) における濃度変化に対するBOCRとpHPRの理論的応答を、図２と図３に示し、そして以下に説明する。これらの図は、廃水の本体から単離された生物学的栄養素除去 (BNR)についての混合された液（すなわち、廃水）と微生物の単一サンプルからの応答を図示している。この単離されたサンプルは、通気されても通気されなくてもよい。通気は、開始され、そして一定の余裕をもって廃水の本体中のDOレベルよりも高い溶存酸素のレベルに達するまで、続けられる。一旦、このレベルに到達すると、通気は停止し、そしてそのサンプル中の溶存酸素レベルが一定の余裕をもって廃水の本体中のDOのレベルよりも低いレベルに達するときにのみ開始される。通気が行われない期間の間は、BOCRとpH PRの両方が評価され、そして以下のように計算される： BOCR ＝ −（ΔDO）／（Δｔ）｛ここで、ΔDOは、時間間隔Δｔにわたり計測された、パーセント飽和として表される、溶存酸素の飽和レベルにおける変化に等しい。｝；及び pHPR ＝ −（ΔpH）／（Δｔ）｛ここで、ΔpHは、時間間隔ΔｔにわたりpHにおいて観察された変化に等しい。｝。図２と図３の期間Ａ中に示されるように、NH₄ ⁺ とBOD の両濃度がそれらのそれぞれの２Ｋ_s 値であるとき、BOCRは一定であり、そしてその最高の相対レベルにある。なぜなら、BOD 利用は、硝化の酸素消費反応にわたり、最大速度で進行し、そしてその競争に勝つからである。従って、pHPRは、中程度のレベルにおいて一定である。１）硝化反応とBOD 利用反応が、生物学的サンプル中で進行する優勢な反応であり、２）水素イオンの生産及び活性が硝化反応の速度に関係し、そして３）反応は酸素の利用能により制限されない、ということを仮定して、このBOCR／pHPRパターン、及び以下に記載するものが予想される。その後、それに続く代謝は、その２Ｋ_s 値を下廻る利用可能な NH₄ ⁺ を消費し、そして、硝化速度、水素イオン生産は、アンモニア濃度が代謝的制限要因である場合、最大速度から、より低い速度に降下する。図２の期間Ｂ中に示すように、pHPRは、比較的低いレベルに降下し、そしてBOCRは、比較的中程度のレベルに降下して、有意に低い硝化反応速度により引き起こされる減少された酸素要求及び使用を反映する。２Ｋ_s 値を上廻るアンモニア濃度から２Ｋ_s 値を下廻るアンモニア濃度までの遷移は、図２中期間ＡとＢの間の遷移中に示されている。図２と３の期間Ｃは、利用可能な NH₄ ⁺ の濃度がその２Ｋ_s より低い場合、そしてその２Ｋ_s 値より低いBOD の消費の間に、pHPRが極めて僅かに上昇して混合された生物学的集団の正味の代謝的挙動における変化を反映し、そしてBOCRがその最低速度まで降下してBOD 消費及び硝化反応によるひじょうに低い酸素利用を反映することを示している。この遷移を、図２中の期間ＢとＣの間に示す。 BOD の濃度がその２Ｋ_s 値よりも低いが、NH₄ ⁺ の濃度がその２Ｋ_s 値を上廻る場合、pHPRはその最高レベルまで上昇して最高速度の硝化を反映し、そしてBO CRが中程度のレベルまで降下して、BOD 消費反応の減少されたレベルにより引き起こされる全酸素利用における正味の減少を反映する。最高のpHPRがこの条件下で見られる。なぜなら、BOD 消費反応の緩衝効果が存在しないからである。通常、BOD 消費反応におけるCO₂ の生産は、炭酸系を介してそのサンプルにいくらかのpH緩衝能を与える。従って、BOD 消費反応及びその結果得られるCO₂ の生産の非存在下では、pHPRは、他の条件下よりもかなり大きなものとなる。 BOCRとpHPRの傾向及び／又はレベルをモニタリングし、そして比較することにより、先に提供した実施例に基づき生物学的サンプルについての関連情報を測定することができる。なぜなら、それらは、微生物の代謝活性の、重要な計測可能な、従属パラメーターを提供するからである。特に、上記実施例は、１）硝化と BOD 除去の両者がそれらの最大速度で同時に生じているかどうか、２）BOD がその２Ｋ_s 値を下廻るレベルまで減少されていながら硝化が生じているかどうか、３）アンモニアがその２Ｋ_s 値を下廻って減少されていながら、BOD 除去反応が進行しているかどうか、そして４）アンモニアとBOD の両者が共にそれらのそれぞれの２Ｋ_s 値を下廻って減少されているかどうかに関して、決定がどのように行われることができるかを説明している。計測されたパラメーターBOCRとpHPRの直接的及び連続的な比較は、廃水の条件についていくつかの結論を導く。混合液サンプルが連続的にモニターされ、そしてpHPRにおける大きな増加がBOCRにおける減少と同時に生じる場合、これはアンモニアが未だ豊富にありながらBOD がその対応の２Ｋ_s 値を下廻って消費されていることを示している。混合液サンプルが連続的にモニターされ、そしてBOCRが中程度のレベルに減少し、一方、pHPRがほとんどゼロのレベルに減少する場合、それは、BOD が未だ豊富でありながら、アンモニアがその対応の２Ｋ_s 値を下廻るまで消費されていることを示している。混合液サンプルが連続的にモニターされ、そしてBOCRが低レベルに減少し、一方、pHPRが低レベルに減少する場合、それは、アンモニアとBOD の両方がそれらのそれぞれの２Ｋ_s 値を下廻って消費されていることを示している。この条件は、BOCRにおける低レベルへの減少及びほぼゼロのレベルから僅かに高いが、低いレベルまでのpHPRにおける僅かの増加によっても示される。表Ｉは、これらのパターンを要約し、そしてBOCRとpHPRの計測されたパラメーターの相対的な値とパターンの比較が図２と図３に関して上記した関連情報をどのように作り出したかを説明するものである。図４は、廃水サンプルを単離するために使用された好ましい装置の例を示す。廃水バッチ（２）（その一部だけを示す）中に沈められた装置（11）は、可動性カバー（32）をもつ検出チャンバー（８）を含む。可動性カバー（32）は、モーター（53）に接続されたＡ_cme シャフト（57）により駆動されるインナー・シャフト（56）により矢印“Ａ”の方向において押される。開いた位置においては、プロペラ（48）の回転は、検出チャンバー（８）の内側と外側の間の廃水の交換を強制し、そして検出チャンバー（８）は、廃水の新たなサンプルで満たされる。所定の時間期間後、例えば、30秒後に、モーター（53）は、その回転軸方向を逆転するようにプログラムされており、可動性カバー（32）は、検出チャンバー（８）が十分に閉じられ、そして密封されるまで、矢印“Ｂ”の方向に引かれる。可動性カバー（32）とプロペラ（48）は、インナー・シャフト（56）とアウター・シャフト（55）を共軸で接続する同一の可逆低RPM モーター（53）により駆動される。この共軸アセンブリーは、ステンレス・スチール・パイプ（54）により覆われている。 DO濃度は、検出チャンバー（８）を廃水の新たなサンプルで満たした後にDOプローブ（10）により検出され、そしてDOが所定の余裕をもって廃水の本体中の酸素濃度未満である場合、そのDO濃度が達成されるまで、空気及び／又は酸素が通気管（13）を通して検出チャンバー（８）内にポンプ供給される。所定の余裕をもって廃水の本体中の酸素濃度よりも高く又は低いレベルにおけるDO濃度は、検出チャンバー（８）の内側での通気代謝反応が廃水の本体中の栄養素除去プロセスと同じであるか又は近いものであることを保証するであろう。同様に、pHプローブ（12）は、pHにおける変化を検出する。さらに、プロペラ（48）は、よく混合され、そして懸濁された条件を維持するために周期的又は常時回転されることができる。装置（11）の通気は、最大DO濃度が達成された後に計測間隔のために中断される。この期間の間、両者とも、全体として廃水バッチの通気により影響を受けていない残存DO濃度とpHは、上記プローブを通じてモニターされる。それぞれのプローブ（12と10）からのpHと残存DOシグナルは、上記の等式（６）と（７）に従う絶対値の微分により、時間にわたるDOの変化をBOCRに、そして時間にわたるpH の変化をpHPRに、変換するコントローラーに送られる。ほとんどの廃水処理プラントにおいては、最終排出物中のBOD とアンモニアの濃度は、BOD と NH₄ ⁺ の２Ｋ_s 値を下廻る。検出チャンバー内のBOD と NH₄ ⁺ の濃度が２Ｋ_s 値未満に減少するとき、栄養素除去のための通気代謝反応は、BOCR とpHPR値における有意な変化を伴って完全であると考えられる。栄養素除去のための通気代謝反応の終了は、表Ｉ中に列記した基準に従ってBOCRとpHPR分析を通じて検出されることができる。他の生物学的プロセスのためには、培地中の基質濃度は、通常、微生物増殖及び標的物質の生産の最大速度を維持するために２Ｋ_s 値よりもかなり高いものである。従って、代謝反応の終了の検出は、栄養及び基質添加の要求、又はその生物学的プロセスを停止する時、又はそのプロセスの間に生産された標的物質の収穫の時を知らせるであろう。栄養素除去、例えば硝化終了時間（NT）、脱硝化時間(DNT) 等のための通気代謝反応についての情報を、廃水精製プロセス及び他の通気代謝プロセスを調節し、そして制御するために使用することができる。例えば、計測されたNTは、廃水処理プラントにおける通気ため（basins）内の廃水の平均水力学的滞留時間と比較される。NTがHRT よりも有意に短い場合、通気栄養素除去は、通気ための中央の区画内で終わることとなる。栄養素除去が終わるところの上記区画の後の通気ための残りは、事実上、使用されていない状態にあり、そしてその廃水精製プロセスに貢献していない。この場合、上記プラントは、（１）操業コストを節減するために設備から通気ための特定の区画を取り除き、そして／又は（２）より大きな容量の廃水を受容し、そしてそのプラントの処理能力を効果的に増加させ、そして／又は（３）NTが通気ため内のHRT によく適合し、そして空気ブロアーからの電力消費を減少させるであろうように、通気代謝反応の速度を減少させるために通気ために供給させる空気量を減少させる、のために適切な措置が採られる。実施例１ Oaks，Pennsylvaniaにある最新の生物学的廃水処理プラントの通気ためから回収された混合液サンプルを、サンプルpHを溶存酸素飽和レベルを計測するためのデバイス、並びによく混合された条件下でサンプルを通気し、そして維持するためのデバイスを備えた容器内で、単離した。サンプルpHと溶存酸素飽和レベルを計測するためのデバイスからのデータを記載し、そしてBOCRとpHPRを計算するためにコンピューターにより分析した。上記サンプルを、通気条件と非通気条件の、固定された交互の期間に晒した。通気が開始され、そしてそのサンプルが単離されたとき、一定の余裕をプラスしてその廃水の本体中のものに匹敵する溶存酸素レベルに達するまで、通気は続けられた。一旦、このレベルに達すると、通気は停止され、そしてサンプルが単離されたとき廃水の本体のDOよりも、一定の余裕程より低いレベルにそのサンプル中の溶存酸素レベルが降下したときにのみ、通気は開始された。 NH₄ ⁺ と可溶性炭素質有機基質の濃度を計測し、そしてCOD として報告した。線形相関がCOD とBOD の間に存在した。それ故、COD 分析は、BOD 濃度を表すために使用されることができた。非通気の期間の間、その実施例を図５と６上矢印で示すが、BOCRとpHPRは両者共、上記のように評価し、そして絶対値微分により計算した。図５は、計測されたCOD 濃度が 150mg COD／Ｌよりも一貫して大きいが（これはCOD についての２Ｋ_s 値を十分に上廻るものであった）、アンモニア濃度は、２Ｋ_s 値を超える濃度から２Ｋ_s 値を下廻る濃度まで変化したテスト期間の間の、溶存酸素飽和とBOCRを示す。図５は、生の溶存酸素データ、すなわち図示するような通気の停止と開始の間の酸素変化の速度と、BOCRとの関係を現している。図５は、アンモニア濃度がその２Ｋ_s 値未満に降下するとき代謝的に有意な遷移の間の高から中程度へのBOCRのレベルにおける遷移をも示している。BOCRは、１分間当りの酸素飽和における％変化として表される。図６は、図５中に示すものと同一の期間にわたるサンプルpHとpHPRを示す。この期間の間、計測されたCOD 濃度は、150mg COD／Ｌよりも一貫して大きかったが（これはCOD についての２Ｋ_s 値を十分に上廻るものであった）、アンモニア濃度は、その２Ｋ_s 値超えるものからその２Ｋ_s 値を下廻るものまで変化した。図６は、生pHデータ、すなわち図示するような通気の停止と開始の間のpH変化と、pHPRとの間の関係を示している。図６は、アンモニア濃度がその２Ｋ_s 値未満に降下するとき代謝的に有意な遷移の間に中程度からほとんどゼロのレベルにまでpHPRにおける遷移をも示している。pHPRは、１分間当りのpHにおける変化として表される。図７は、図６中に示したものと同一の期間にわたる計測されたアンモニア・レベルと計算されたpHPRにおける変化を示す。図７は、約２Ｋ_s から２Ｋ_s 未満へのアンモニア濃度遷移の間の中程度からゼロ・レベルまでのpHPRにおける遷移を示す。pHPRは、１分間当りのpHにおける変化として表される。図８は、図５中に示すものと同一の期間にわたる計測されたアンモニア・レベルと計算されたBOCRにおける変化を示す。図８は、２Ｋ_s を超えるものから２Ｋ_s 未満までのアンモニア濃度遷移の間の高から中程度のレベルまでのBOCRにおける遷移を示す。BOCRは、１分当りの酸素における％変化として表される。図９は、アンモニア濃度に対するpHPRの応答の整合性を図示したものである。これは、サンプル中に含まれるアンモニアが消費された点、すなわちＴ＝120 分及びＴ＝170 分において、混合液サンプルへのアンモニア溶液の添加により達成される。Ｔ＝０分とＴ＝195 分の間の期間から、COD 濃度はその２Ｋ_s 値を十分に上廻るものであった。Ｔ＝195 分の後に、COD 濃度はその２Ｋ_s 値未満に降下した。約Ｔ＝90分において、アンモニア濃度がその２Ｋ_s 値未満に消費されるので、pHPRにおける有意な遷移が観察されることができる。アンモニアのその後の添加は、pHPRがほとんどゼロ・レベルにあったときＴ＝ 120 分とＴ＝170 分において行われた。図９は、それぞれのその後の添加の直前のほとんどゼロのレベルからＴ＝０分とＴ＝90分の間に観察されたものと同様の比較的中程度のレベルまで、pHPRがジャンプしたことを示している。その後のアンモニア添加の後、pHPRは、その２Ｋ_s 値を下廻るアンモニアの消費の間、ほとんどゼロ又は低いレベルに戻った。COD は豊富であり、そしてアンモニア消費は、Ｔ＝120 分における最初のアンモニア添加の場合に、ほとんどゼロのレベルへのpHPRの減少をもたらした。COD 濃度がＴ＝170 分における第２のアンモニア添加においてその２Ｋ_s 値を下廻るまでちょうど消費されるときに、アンモニア消費が生じていた。従って、図２と３の期間Ｃに示すように、pHPRは低いがゼロではないレベルまで減少する。図10は、図９に示すデータのより完全な絵を提供し、そして計算されたpHPR、計算されたBOCR、アンモニア及びCOD 濃度を含む。図10は、有意な代謝的事件が生じるときの相違する相対レベルの間のpHPRとBOCRにおける遷移を最良に示すものである。有機基質及び／又は無機基質の濃度が、本発明に従って、BOCRとpHPR の相対レベルをモニタリングすることにより、本実施例により証明されるようにそれらのそれぞれの２Ｋ_s レベル未満に降下する瞬間を、速く、かつ、正確に確認することができる。その対応の、かつ、代謝的に有意な２Ｋ_s 濃度値を下廻る特定の基質の消費の検出は、微生物集団又はその環境の条件における有意な変化、又は活性微生物を含むサンプルの代謝的パターン及び／又は挙動における変化を、しばしば示す。次にさまざまな制御段階が、特定のプロセスに依存する応答においてとられることができる。例えば、微生物集団における特定の基質の消費は、代謝における変化を示すかもしれず、これにより所望の副次的代謝産物の生産が保証されることができ、これ故、このプロセスは、分離、採取及び／又は精製相まで進行されるべきことを示している。同様に、微生物集団への基質の特定段階の供給プロトコールを維持することが目的である場合の生物学的プロセスにおいては、その２Ｋ_s 濃度を下廻るその基質の消費及び／又はいつ基質添加が２Ｋ_s を上廻る基質濃度に増加するかを検出する能力が、増加され又は減少された基質供給が望ましいということを示すために使用されることができる。実施例１、生物学的メカニズムを通じて、特定の無機及び有機基質を減少させること、例えば可溶性アンモニアと炭素質有機物の減少がしばしば目的である場合における、好気的生物学的廃水精製を含んでいた。従って、さまざまな制御段階が、２Ｋ_s の濃度が多くの基質について標的とされた低濃度レベルをしばしば下廻っているとき、その２Ｋ_s 濃度を下廻るこれらの基質の１以上の消費への応答においてとられることができる。例えば、有機と無機（アンモニア）基質の両者がそれらの対応の２Ｋ_s 濃度値を下廻っていることが判明した場合、上記廃水処理プロセスを流れる流速は増加されることができ、それによりその処理施設の能力が増加される。有機とアンモニア基質の両者がそれらの対応の２Ｋ_s 濃度値を上廻っていることが判明した場合、その廃水処理プロセスを流れる流速は減少されることができる。アンモニア基質が２Ｋ_s 未満であるが有機基質が２Ｋ_s を上廻るとき、そのバッチの通気は、硝化についての減少された要求に因り、減少されることができる。最終的に有機基質が２Ｋ_s を下廻るが、アンモニア基質が２Ｋ_s を上廻る場合に、硝化のためのより好ましい条件を創り出すために、通気が増加されることができる。実施例２実施例２においては、混合液サンプルが、実施例１に記載されたものと同じやり方で単離された。この混合液サンプルへの連続的通気は、そのサンプルが単離されて保たれる期間の全体にわたり維持された。サンプル中の溶存酸素濃度レベルが生物学的炭素質栄養素及びアンモニア除去のために必要な臨界的値よりも高くなるように、通気速度が選ばれる。酸素濃度とpHの変化は、図11中に示すような溶存酸素プローブとpHプローブによりモニターされた。次に少量の混合液を、その単離されたサンプルから周期的に取り出し、そしてそのアンモニア濃度を分析した。図12は、サンプルが単離された通気期間の全体にわたり、pHとアンモニア濃度における変化を示している。硝化の終了（アンモニア濃度は検出レベル、すなわち0.1ppm未満であった）は、そのpH値における遅い増加を伴っていた。 pHの時間微分、ｄ（pH）／dtをプロットし、そして図12に示す。アンモニア濃度がゼロに近づいたとき、ｄ（pH）／dtの値は第２のゼロ点を通った。この第２のゼロ点にあるというｄ（pH）／dtの特徴付けは、ｄ（pH）／dtが負の値からゼロまで変化する点ともいうことができる。この点に対応する時間は、混合液又は NTの硝化完了時間として定義される。実施例２において、そして図12に示すように、NTは、約75分において計測される。実施例２におけるｄ（pH）／dt計測値は実施例１におけるものと異なる。実施例１においては、このｄ（pH）／dtは、非通気期間の間に計測され、一方、実施例２においては、ｄ（pH）／dtは、連続通気を伴って計測された。混合液からのCO₂ の連続的除去に因り、pH計測値におけるpH減少を見ることができる。従って、pHPRは、ときどき負である。図13は、同一サンプルについての溶存酸素プロフィールとその尊関数、ｄ（DO）／dtを示す。アンモニアが消費されるとき、DOの１次導関数、ｄ（DO）／dtの値は、有意に増加し始める。DOから計測された硝化時間（NT）の値も、約75分にあった。生物学的硝化プロセスの制御におけるNT計測の１の実際的適用を、これらから説明する。生物学的硝化プロセスが生じている１のバイオリアクター又は一連のバイオリアクターにおいて、１のサンプリング・デバイスが、そのバイオリアクターのまさに始まりにおいて又は一連の第１のバイオリアクターの前において、設置される。計測されたNTは、現在のバイオマス濃度及びアンモニア負荷において、硝化を完了するために時間NTを要することを示している。上記バイオリアクター又は一連のバイオリアクター内の混合液の水力学的保持時間(HRT) は、混合液の流速及び流れのパターン並びに上記バイオリアクター又は一連のバイオリアクターの幾何を考慮して計算される。次にNTを、混合液の水力学的保持時間と比較する。適当な硝化プロセスは、毎日の操作におけるNTとHR T の比較可能な値をもつであろう。NTがHRT よりもかなり小さいとき、硝化は、所定のHRT よりも早期に上記バイオリアクター又は一連のバイオリアクター内で終了し、このことはそのプロセスが過剰の硝化能力をもっていることを意味している。アンモニアが十分に硝化される前に他の汚染物が除去される場合には、NT 検出は、廃水処理プロセスの終りを示す。これは、そのプロセスが同一の操作条件下で所定のタンク容量によりより多くの廃水を処理することができること、又はそのプロセスがその操作においてタンク容量を減少させ、そして操業コストにおけるいくらかの削減を実現することができることを、示している。他方において、NTがHRT よりも長い場合、アンモニアの濃度は、ゼロよりも高いものであろうが、必ずしも排出許容値よりも高いものではないであろう。プラントの排出の品質を保証するために、バイオリアクター及び／又は混合液濃度への通気速度が増加される。NTが長い期間にわたりHRT よりも長い条件にあるとき、これは、そのプロセスがアンモニア除去に関して過負荷であり、そしてその処理施設が所定容量の廃水を処理するために拡張されなければならないであろうということを示す傾向にある。一般に、NTとHRT を比較することにより、そのプロセスの硝化能力、上記バイオリアクター又は一連のバイオリアクターへの要求通気速度、及び上記バイオリアクターからの排出液の品質の如き情報が、測定され、そしてその硝化プロセスの調節のためにプラント・オペレーターに送られることができる。本発明は、廃水精製（自治体、産業その他）、医薬／バイオテクノロジー生産、醸造、発酵又は純粋な又は混合された微生物集団を含む他のいずれかのプロセスを非限定的に含むいずれかの種類の微生物プロセスに適用されることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Methods for monitoring biological activity in liquids Field of the invention The present invention monitors the metabolically significant transition between microbial metabolism of organic and inorganic substrates. And controlling the microbiological process. Background of the Invention The use of organic and inorganic substrates by microorganisms in metabolic processes has a measurable Parameters such as pH and oxygen utilization rates. It can cause a change that can be made. Nitrification is a microbial culture If the reaction is predominant in the reactor, the hydrogen ions (H⁺)of The production is easy to use ammonium (NH_Four ⁺ ) Based on consumption It would be expected to decrease significantly below metabolically critical levels. Therefore Would also be expected to change the activity of the hydrogen ions in the solution, ie the pH. Similarly, the utilization of oxygen in microbial cultures depends on the exogenous organic substrates Better than under conditions that are consumed below some metabolically significant levels Would be more readily available and, under abundant conditions, expected to be higher U. In both examples, the measurable rate of change in pH is sometimes referred to below as " Also called "pH production rate" or "pHPR", and oxygen utilization , Hereinafter sometimes referred to as “biological oxygen consumption rate” rate) or “BOCR”, which is Will be directly affected by the rate of substrate metabolism. Therefore, the pH in the medium and Assuming that changes in oxygen consumption result from microbial metabolic activity alone, pHPR and BOCR theoretically represents a metabolically significant transition point in microbiological processes Could be used for pHPR is d (pH) / dt or -Δ (pH) / Δt, and BOCR is defined as d (DO) / dt or −Δ (DO) / Δt. It is. Negative pH and / or DO gradients result in positive pHPR and / or BOCR readings . Summary of the Invention The method according to the invention is intended for use with a liquid sample from a liquid supply, Includes the monotony of wastewater in pHPR is the measured pH value taken from the liquid sample above. To quickly determine when a metabolically significant transition point occurs Will be analyzed. This analysis will determine what control steps are needed and monitor When they should be done to maximize the efficiency of the processes being Order. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 shows the Michaelis-Menten theory of the kinetics It is a drawing. FIG. 2 shows ammonia (NH_Four ⁺ ) Concentration and organic carbonaceous materials (collectively BOD (biological Changes in the microbiological process over time) The oxygen utilization rate (BOCR) and pH change rate (pHPR) 5 is a graph showing a theoretical response. FIG. 3 shows ammonia (NH_Four ⁺ ) Concentration and organic carbonaceous material (collectively Concentration of BOD (Biological Oxygen Demand) Rate of oxygen utilization (BOCR) and pH change of the mixture sample as it varies over time 3 is a graph showing the theoretical response of degree (pHPR). FIG. 4 shows the liquid from the liquid supply in the bioreactor tank according to the invention. Of devices that can be used to separate and monitor body samples 1 shows a front view of one embodiment. FIG. 5 shows the BOCR, expressed as a percentage change in oxygen saturation per minute, and the ventilation cessation. 2 illustrates the relationship between the rate of oxygen change during stop and start. FIG. 6 represents the change in pH per minute as the ammonia concentration changes. Figure 4 illustrates the relationship between the pHPR and the pH change between stopping and starting ventilation. Figure 7 shows the change in pH per minute when COD is not a metabolic limiting factor. 2 illustrates the relationship between pHPR expressed as て and ammonia concentration. Figure 8 shows the percentage of oxygen saturation per minute when COD is not a metabolic limiting factor. 2 illustrates the relationship between the BOCR expressed as a change and the ammonia concentration. Figure 9 shows the change in pH per minute under each condition of ammonia and COD utilization. 2 shows the pHPR response expressed as: FIG. 10 shows pHPR expressed as change in pH per minute, oxygen saturation per minute Of BOCR, ammonia concentration as well as ammonia and COD 2 shows the relationship between COD under each condition of utility. FIG. 11 is a graph of DO and pH changes versus time under continuous aeration. FIG. 12 shows pH, NH_Three-Graph of N concentration and d (pH) / dt versus time. You. FIG. 13 is a graph of DO and d (DO) / dt versus time. Detailed description of the invention The mechanistic rate at which the biochemical reaction proceeds is determined by It can be described in part by Lis-Menten theory. This theory is Reaction rates are very low at very low substrate concentrations, A high rise will reach a point where there is a declining small increase in the response. States that the above rate increases with increasing substrate concentration. In other words However, even if the substrate concentration rises above the above point, the reaction speed approaches, And does not reach the plateau. This plateau is the maximum reaction rate or V_max It is. So This is 2K_s Is a linear extrapolation corresponding to a substrate concentration equal to K_s Is the metabolic rate Degree is the maximum reaction speed (V_max) Is the substrate concentration which is half of Therefore, from a metabolic perspective, 2K_s Is a significant substrate concentration. Microbial metabolism of the substrate is 2K at a maximum and almost constant rate._s Go beyond . This metabolic reaction rate is 2K_s And limited by substrate availability below Can be done. Therefore, depending on the rate of microbial metabolism of certain inorganic and organic substrates, Specific metabolic parameters directly affected and / or associated with it Changes in the parameters are expected to change with changes in the concentration of that particular substrate. obtain. In particular, 2K_s At substrate concentrations equal to or greater than The measurable dependent parameters and / or the sum of the above parameters over time The measured rate of change would be expected to be relatively constant. Substrate concentration Is 2K_s When decreasing more closely, the above measurable dependent parameters and / or The measured rate of change in the above parameters over time is that the substrate concentration is 2K_s Would be significantly expected to be measured when equal to or higher than . For many microbial reactions, certain substrates require the above metabolically significant 2K_s concentration It is desirable to measure the point where it is consumed lower. Specific organic and inorganic As the concentration of the substrate changes, changes in certain measurable dependent parameters Monitoring the patterns of metabolic behavior of microbial cultures Changes can be detected. For example, in many wastewater purification processes, the concentration of certain organic and inorganic substrates The goal is to reduce to a very low level. These substrates are Typically, it is expressed as BOD (biochemical oxygen demand) and / or COD (chemical oxygen demand). Organic substrates and inorganic ammonium (NH_Four ⁺ ) No. Assuming that nitrification and BOD / COD reduction are the two most dominant reactions , BOD and ammonia are their 2K_s When consumed below the value, The characteristic changes are both the rate of oxygen utilization (BOCR) and the rate of change in pH (pHPR). Would be expected to be found at The disadvantage of using BOCR and pHPR as control parameters is the continuous wastewater purification process. In, changes in pH and DO in a liquid medium depend on many factors, such as nutrients ( Biodegradable carbonaceous, nitrogen, phosphorus compounds, etc.) concentration, biomass concentration, It depends on the degree of potency and others. These factors are due to wastewater It always changes when passing. So too many unknown and constantly changing Between measured parameters and the performance of wastewater purification due to the disturbance of the factors Getting it is difficult. These interfering factors PH cannot be detected or maintained constant during pH and DO measurements, pHPR And BOCR measurements do not provide more valuable information about wastewater treatment performance Would. Biological activity detection devices, such as the United States (incorporated herein by reference) The use of the one disclosed in patent 5,466,604 is intended for wastewater treatment from the body of wastewater. Enables in situ isolation of water samples. Of course, other devices may Can be used according to Also, the term “in situ” is used herein. When used, whether or not the sample remains in the body of the liquid, e.g. And represents any of the real-time liquid sample isolation processes. In other words, Measurement may be performed substantially "real-time" and / or "on-line" Physically remove the sample from its fluid main body whenever possible The device can be used. BOD and ammonia (NH_Four ⁺ Response of BOCR and pHPR to concentration changes in Are shown in FIGS. 2 and 3 and are described below. These figures are from the body of the wastewater Mixed fluids for isolated biological nutrient removal (BNR) (ie wastewater ) And the response from a single sample of microorganism. This isolated sample May or may not be ventilated. Ventilation is started, and a certain margin Until the dissolved oxygen level is higher than the DO level in the wastewater body. Be killed. Once this level is reached, ventilation stops and the sample Dissolved oxygen level in wastewater body is lower than DO level in wastewater body with a certain margin Only started when the level is reached. During periods of non-aeration, BOCR and pH Both PRs are evaluated and calculated as follows: BOCR = − (ΔDO) / (Δt) Δ where ΔDO is expressed as percent saturation, measured over a time interval Δt. Equal to the change in the saturation level of the dissolved oxygen. };as well as pHPR = − (ΔpH) / (Δt) ｛Where ΔpH is equal to the observed change in pH over the time interval Δt. ｝. As shown during period A in FIGS. 2 and 3, NH 3_Four ⁺ And BOD concentrations are Each 2K_s When the value is BOCR is constant, and its highest relative level It is in. Because BOD utilization proceeds at the maximum rate during the oxygen-consuming reaction of nitrification And win the competition. Therefore, pHPR is at moderate levels. Is constant. 1) Nitrification and BOD utilization progress in biological samples 2) the production and activity of hydrogen ions are related to the rate of the nitrification reaction, And 3) assuming that the reaction is not limited by oxygen availability, And the following are expected. Then the subsequent metabolism is 2K_s Available NH below value_Four ⁺ Consume In addition, the nitrification rate and hydrogen ion production depend on the ammonia concentration as a metabolic limiting factor. If so, descend from the maximum speed to a lower speed. As shown during period B in FIG. , PHPR drops to relatively low levels, and BOCR drops to relatively moderate levels Drop, and reduced oxygen demand and caused by significantly lower nitrification kinetics And use. 2K_s 2K from ammonia concentration exceeding the value_s Anne below value The transition to Monia concentration is shown during the transition between periods A and B in FIG. Period C in FIGS. 2 and 3 shows the available NH_Four ⁺ Concentration is 2K_s If lower, And that 2K_s During the consumption of BOD below the value, the pHPR Changes in the net metabolic behavior of a very slightly elevated mixed biological population And BOCR drops to its lowest rate due to BOD consumption and nitrification It reflects a very low utilization of oxygen. This transition is called the period in FIG. Shown between intervals B and C. BOD concentration is 2K_s Lower than the value, but NH_Four ⁺ Concentration is 2K_s Above value PHPR rises to its highest level, reflecting the highest rate of nitrification, and The CR drops to a moderate level and is pulled by the reduced level of BOD consumption response. Reflects the net decrease in total oxygen utilization caused. Highest pHPR under these conditions Seen in. This is because there is no buffering effect on the BOD consumption reaction. Normal , CO in BOD consumption reaction_Two Production of some of that via the carbonate system PH buffer capacity. Therefore, the BOD consumption reaction and the resulting CO_Two Production of In the absence, pHPR is much higher than under other conditions. Monitor and compare BOCR and pHPR trends and / or levels Measures relevant information about biological samples based on examples provided earlier can do. Because they are important measurable microbial metabolic activities Because it provides dependent parameters. In particular, the above-mentioned embodiment is based on 1) nitrification and Whether both BOD removals occur at their maximum rate simultaneously; 2K_s Whether nitrification has occurred while being reduced to a level below the value, 3) Ammonia is 2K_s The BOD removal reaction is reduced below Whether it is progressing, and 4) both ammonia and BOD are those of Each 2K_s How is the decision as to whether it has been reduced below the value Explains what can be done. A direct and continuous comparison of the measured parameters BOCR and pHPR , Draw some conclusions on the conditions of wastewater. Continuously monitor mixture samples And a large increase in pHPR coincides with a decrease in BOCR , This is the 2K of BOD that ammonia is still abundant,_s Below value To be consumed. The mixture sample is continuously monitored, BOCR is reduced to moderate levels while pHPR is reduced to almost zero levels. If it is low, it is likely that while BOD is still abundant, ammonia is K_s This indicates that it has been consumed below the value. Mixed sample is continuous And BOCR decreases to low levels, while pHPR decreases to low levels If it does, it means that both ammonia and BOD are in their respective 2K_s Down value It indicates that it is consumed around. This condition leads to a low level in BOCR In pHPR from near zero to slightly higher but lower levels It is also indicated by a slight increase. Table I summarizes these patterns and measures the measured BOCR and pHPR parameters. Comparison of the relative values of the patterns with the patterns shows the relevant information described above with respect to FIGS. It is to explain whether it was created as follows. FIG. 4 shows an example of a preferred device used to isolate a wastewater sample. The device (11) submerged in the wastewater batch (2) (only part of which is shown) Includes a detection chamber (8) with a cover (32). The movable cover (32) A connected to the monitor (53)_cme Inner shaft driven by shaft (57) Pushed in the direction of arrow "A" by the foot (56). In the open position, The rotation of the propeller (48) changes the wastewater between the inside and outside of the detection chamber (8). And the detection chamber (8) is filled with a fresh sample of wastewater . After a predetermined time period, for example, 30 seconds, the motor (53) changes its rotation axis direction. It is programmed to reverse and the movable cover (32) is Pulled in the direction of arrow "B" until (8) is fully closed and sealed . The movable cover (32) and the propeller (48) consist of the inner shaft (56) and the outer -Driven by the same reversible low RPM motor (53) coaxially connecting the shaft (55) Be moved. This coaxial assembly is It is covered by a stainless steel pipe (54). The DO concentration is determined after filling the detection chamber (8) with a fresh sample of wastewater. Detected by the lobe (10), and the DO in the body of the wastewater with a given margin If it is below the elemental concentration, air and / or oxygen will pass until the DO concentration is achieved. It is pumped into the detection chamber (8) through the trachea (13). A certain margin Therefore, the DO concentration at a level higher or lower than the oxygen concentration in the wastewater body should be detected. The aeration metabolism reaction inside the discharge chamber (8) is a Will be guaranteed to be the same or close to Similarly, pH pro Probe (12) detects changes in pH. In addition, the propeller (48) Rotated periodically or constantly to maintain suspended and suspended conditions Can be. The ventilation of the device (11) is interrupted for the measurement interval after the maximum DO concentration has been reached You. During this period, both were totally affected by the aeration of the wastewater batch. The remaining DO concentration and pH are monitored through the probe. Each step The pH and residual DO signals from the lobes (12 and 10) are calculated according to equations (6) and (7) above. The derivative of the absolute value gives the change in DO over time to BOCR and the pH over time Is sent to a controller that converts the changes to pHPR. In most wastewater treatment plants, BOD and ammonia in the final effluent Concentrations are BOD and NH_Four ⁺ 2K_s Below the value. BOD and NH in the detection chamber_Four ⁺ of Concentration is 2K_s When reduced below the value, the aeration metabolic reaction for nutrient removal And complete with significant changes in pHPR values. Nutrient removal The end of the aeration metabolic reaction for the reaction is determined by BOCR and pHPR analysis according to the criteria listed in Table I. Can be detected. For other biological processes, the substrate concentration in the medium is usually 2K to maintain maximum rate of microbial growth and production of target material_s Kana than value Higher. Therefore, detection of the end of a metabolic reaction is a requirement for nutrient and substrate addition. Produced at the time of stopping the biological process or during the process It will signal the time of harvest of the target material. Ventilation for nutrient removal, eg nitrification end time (NT), denitrification time (DNT), etc. Information about the reaction is used to regulate wastewater purification and other aeration metabolic processes. , And can be used to control. For example, the measured NT is Average hydraulic retention time and ratio of wastewater in aeration basins in a treatment plant Are compared. If NT is significantly shorter than HRT, aeration nutrient removal will be Will end in the compartment. Ventilation after the above compartment where nutrient removal ends The rest of the wastewater is virtually unused and its wastewater purification Did not contribute to Seth. In this case, the plant can (1) reduce operating costs To remove certain compartments for ventilation from the installations and / or Receiving large volumes of wastewater and effectively increasing the capacity of the plant, And / or (3) the NT is well adapted to the internal HRT for ventilation and an air blower To reduce the rate of aeration metabolic reactions so as to reduce their power consumption. Appropriate measures are taken to reduce the amount of air supplied to vent . Example 1 Oaks, a ventilator for the latest biological wastewater treatment plant in Pennsylvania The collected mixture sample is used to measure the sample pH to determine the dissolved oxygen saturation level. Aspirate and maintain the device, as well as the sample under well-mixed conditions. Container with device for Within. A device for measuring sample pH and dissolved oxygen saturation level? Describe these data and use a computer to calculate BOCR and pHPR analyzed. The samples were subjected to fixed, alternating periods of aerated and non-aerated conditions. Exposed. When the aeration is started and the sample is isolated, allow a certain margin Plus until dissolved oxygen levels comparable to those in the body of the wastewater are reached. The spirit was kept. Once this level has been reached, ventilation is stopped and sump When the water is isolated, its level is reduced to a certain margin below the DO of the body of the wastewater. Aeration was started only when the dissolved oxygen level in the sample dropped. NH_Four ⁺ And the concentration of soluble carbonaceous organic substrate were measured and reported as COD. Linear correlation Existed between COD and BOD. Therefore, COD analysis is used to represent BOD concentration. Could be done. During the period of non-venting, the embodiment is shown in FIGS. , BOCR and pHPR were both evaluated as above and calculated by absolute value differentiation . Figure 5 shows that the measured COD concentration was consistently greater than 150 mg COD / L (this Is 2K about COD_s Value), the ammonia concentration was 2K_s 2K from the concentration exceeding the value_s During the test period when the concentration has changed to below the value Shows dissolved oxygen saturation and BOCR. FIG. 5 shows raw dissolved oxygen data, ie This shows the relationship between the rate of oxygen change between the stop and start of such ventilation and BOCR. FIG. 5 shows that the ammonia concentration is 2K._s Metabolically significant transition when falling below the value The transition at the BOCR level from high to moderate during is also shown. BOCR is 1 Expressed as a% change in oxygen saturation per minute. FIG. 6 shows the sample pH and pHPR over the same period as shown in FIG. This During the period, the measured COD concentration is 150 mg COD / L More consistently than this (this is a 2K_s Well above the value ), The ammonia concentration is 2K_s 2K from those that exceed the value_s The value It changed to something below. FIG. 6 shows the raw pH data, i.e. Figure 4 shows the relationship between pH change between stop and start and pHPR. Fig. 6 A concentration is 2K_s Moderate to moderate during a metabolically significant transition when falling below It also shows a transition in pHPR to almost zero level. pHPR for 1 minute Expressed as changes in pH per hit. FIG. 7 shows the measured ammonia level over the same period as shown in FIG. Shows the change in bell and calculated pHPR. FIG. 7 shows about 2K_s From 2K_s To less than The transition in pHPR from moderate to zero during the ammonia concentration transition Show. pHPR is expressed as the change in pH per minute. FIG. 8 shows the measured ammonia level over the same period as shown in FIG. 2 shows the change in the calculated BOCR. FIG. 8 shows 2K_s Over 2K_s BOCR up to high to moderate levels during ammonia concentration transition to below Transition. BOCR is expressed as% change in oxygen per minute. FIG. 9 illustrates the consistency of the response of pHPR to ammonia concentration. This is the point at which the ammonia contained in the sample was consumed, ie, T = 120 minutes And by adding ammonia solution to the mixture sample at T = 170 minutes Is done. From the period between T = 0 minutes and T = 195 minutes, the COD concentration is 2K_s Value enough Was better than After T = 195 minutes, the COD concentration is 2K_s Drops below value did. At about T = 90 minutes, the ammonia concentration becomes 2K_s Is consumed below the value , A significant transition in pHPR can be observed. Subsequent addition of ammonia will result in T = when pHPR is near zero level. Performed at 120 minutes and T = 170 minutes. FIG. 9 shows just before each subsequent addition. Similar to that observed between T = 0 min and T = 90 min from near zero level of This indicates that the pHPR has jumped to a relatively moderate level. After that After the addition of ammonia, the pHPR is 2K_s During the consumption of ammonia below the value, It has almost returned to zero or a lower level. COD is abundant, and ammonia consumption is , T = almost zero level for the first ammonia addition at 120 minutes Resulted in a decrease in pHPR. Second ammonia addition at COD concentration of T = 170 minutes 2K in addition_s When consumed just below the value, the ammonia Expenses were incurred. Therefore, as shown in period C of FIGS. 2 and 3, the pHPR is low but zero. Decreases to no level. FIG. 10 provides a more complete picture of the data shown in FIG. 9, and calculates the calculated pHPR, Includes calculated BOCR, ammonia and COD concentrations. Figure 10 shows that significant metabolic events Best show transitions in pHPR and BOCR between different relative levels as they occur It is. According to the present invention, the concentration of organic and / or inorganic substrates can By monitoring the relative levels of 2K of each of them_s Find the moment of falling below the level quickly and accurately Can be recognized. Its corresponding and metabolically significant 2K_s Below the density value The detection of the consumption of a particular substrate indicates a significant change in the microbial population or its environmental conditions. Or changes in the metabolic pattern and / or behavior of samples containing active microorganisms Is often indicated. Then various control steps are taken in response depending on the specific process be able to. For example, specific groups in a microbial population Consumption of quality may indicate a change in metabolism, thereby producing a desired secondary metabolism The production of the product can be assured, therefore the process is separated, harvested and And / or indicate that it should proceed to the purification phase. Similarly, bases on microbial communities Biological protocols where the goal is to maintain a quality In Roses, its 2K_s Consumption of the substrate below the concentration and / or when the substrate Addition is 2K_s The ability to detect an increase in substrate concentration above is increased or decreased It can be used to indicate that a reduced substrate supply is desirable. Example 1, Decreasing certain inorganic and organic substrates through biological mechanisms For example, where the goal is often to reduce soluble ammonia and carbonaceous organic matter. Aerobic biological wastewater purification. Therefore, various control stages The floor is 2K_s Concentrations often reduce targeted low concentration levels for many substrates. 2K below_s Respond to the consumption of one or more of these substrates below their concentration. Can be taken in answer. For example, both organic and inorganic (ammonia) substrates Is 2K of those correspondence_s If the concentration is found to be below the The flow rate through the treatment process can be increased, thereby increasing the Ability is increased. Both organic and ammonia substrates have their corresponding 2K_s Density value The flow rate through the wastewater treatment process decreases Can be done. 2K ammonia substrate_s Less than 2K organic substrate_s To When exceeded, the aeration of the batch is reduced due to reduced requirements for nitrification. Can be done. The final organic substrate is 2K_s But the ammonia substrate 2K_s Aeration to create more favorable conditions for nitrification Can be increased. Example 2 In Example 2, the mixed solution sample was the same as that described in Example 1. Isolated. The continuous aeration of this mixture sample ensures that the sample is isolated It has been maintained for the entire period of being kept. Level of dissolved oxygen concentration in sample Higher than the critical values required for biological carbonaceous nutrient and ammonia removal The ventilation rate is chosen so that Changes in oxygen concentration and pH are shown in FIG. The dissolved oxygen probe and pH probe were monitored. Next, a small amount of the mixture is periodically removed from the isolated sample, and The ammonia concentration was analyzed. Figure 12 shows the entire aeration period during which the sample was isolated. Over time shows changes in pH and ammonia concentration. End of nitrification (ammo Near concentration was below the detection level, i.e. less than 0.1 ppm). Accompanied by an increase. The time derivative of pH, d (pH) / dt, is plotted and shown in FIG. Ammonia concentration As the degree approached zero, the value of d (pH) / dt passed through a second zero. This second The characterization of d (pH) / dt as being at the zero point of It can also be said that it changes up to b. The time corresponding to this point may be It is defined as the nitrification completion time of NT. In Example 2 and as shown in FIG. In addition, NT is measured at about 75 minutes. The measured value of d (pH) / dt in Example 2 is This is different from that in the first embodiment. In Example 1, this d (pH) / dt is Measured during the aeration period, while in Example 2, d (pH) / dt is It was measured with care. CO from the mixture_Two Due to the continuous removal of PH decrease can be seen. Thus, pHPR is sometimes negative. Figure 13 shows the dissolved oxygen profile and its value for the same sample. Show the function, d (DO) / dt. When ammonia is consumed, the first derivative of DO, d The value of (DO) / dt begins to increase significantly. Nitrification time (NT) value measured from DO Was also about 75 minutes. From these, one practical application of NT measurement in the control of biological nitrification processes explain. One bioreactor or series of biological nitrification processes In a bioreactor, one sampling device replaces the bioreactor. At the very beginning of the reactor or before the first series of bioreactors, Will be installed. The measured NT shows nitrification at the current biomass concentration and ammonia load. It shows that it takes time NT to complete. Hydrodynamic retention of the mixture in the bioreactor or series of bioreactors The time (HRT) depends on the flow rate and flow pattern of the mixture and the bioreactor or Is calculated taking into account the geometry of the series of bioreactors. Next, NT is mixed with water Compare with mechanical retention time. A suitable nitrification process is the NT and HR in daily operation Will have comparable values of T. When NT is much smaller than HRT, nitrification is Early in the bioreactor or set of bioreactors earlier than the given HRT Finished, which means that the process has excess nitrification capacity I have. If other contaminants are removed before the ammonia is sufficiently nitrified, NT Detection indicates the end of the wastewater treatment process. This means that the process has the same operating conditions. More wastewater can be treated with a given tank capacity under certain circumstances, or Reduces the tank volume in its operation and reduces operating costs It shows that some savings can be realized. On the other hand, if NT is longer than HRT, the concentration of ammonia will be higher than zero. But not necessarily higher than the emission allowance. Will not. Bioreactors to ensure the quality of plant emissions And / or the aeration rate to the mixture concentration is increased. NT HRT for a long period When the conditions are longer, this indicates that the process is too Load and the treatment facility is not scaled up to treat a given volume of wastewater. Tend to indicate that they will have to. Generally, by comparing NT and HRT, the nitrification capacity of the process, The required aeration rate for the orifice or series of bioreactors, and Information such as the quality of the effluent from the actor is measured and the nitrification process Can be sent to a plant operator for adjustment. The present invention relates to wastewater purification (municipalities, industries and others), pharmaceutical / biotechnology production Brewing, fermentation or any other process involving pure or mixed microbial populations Can be applied to any type of microbial process, including but not limited to .

【手続補正書】【提出日】１９９８年７月２３日（１９９８．７．２３）【補正内容】請求の範囲１．微生物集団を有する液体供給装置（supply）内で微生物学的プロセスをモニタリングする方法であって：ａ）上記液体供給装置から液体サンプルを単離し；ｂ）選ばれた時間間隔において上記液体サンプルのpHを計測し；ｃ）上記サンプルについてのpH変化速度を測定するために、それが存在する場合には、pHにおける変化を分析し；ｄ）上記pHの計測と実質的に同調する選ばれた時間間隔において上記液体サンプル中の溶存酸素の量を計測し；そしてｅ）上記サンプルについての生物学的酸素消費速度を測定するために、それが存在する場合には、溶存酸素における変化を分析する、ことを含む方法。２．前記pH変化速度を測定するためのpHにおける変化の分析が、以下の式： pHPR ＝（ｄpH）／（dt）｛式中、pHPRは上記pH変化速度であり、ｄpHはpHにおける変化であり、そしてdt は時間における変化であり、そしてｄpHとdtは両者共ゼロに近づく。｝に従って行われる、請求項１に記載の方法。３．前記生物学的酸素消費速度を測定するためのDOにおける変化の分析が、以下の式： BOCR ＝（ｄDO）／（dt）｛式中、BOCRは前記生物学的消費速度であり、ｄDOは溶存酸素における変化であり、そしてdtは時間における変化であり、そしてｄDOとdtは両者共ゼロに近づく。｝に従って行われる、請求項１に記載の方法。４．前記pH変化速度及び／又はそれが存在する場合には、前記生物学的酸素制御速度における変化に対する応答における制御行程を行う行程をさらに含む、請求項１に記載の方法。５．廃水精製、医薬生産及び醸造から成る群から選ばれる微生物学的プロセスに適用される、請求項１に記載の方法。６．微生物集団を有する液体供給装置内の微生物学的プロセスをモニタリングする方法であって：ａ）上記液体供給装置から液体サンプルを単離し；ｂ）選ばれた時間間隔において上記液体サンプルのpHを計測し；ｃ）上記サンプルについてのpH生産速度を測定するために、それが存在する場合には、pHにおける変化を分析し；ｄ）上記pH生産速度が１）負の値からゼロまで変化し、そして／又は次にゼロに変化するときを測定し；そしてｅ）上記測定からの結果を示す、ことを含む方法。７．前記pH生産速度を測定するためのpHにおける変化の分析が、以下の式： pHPR ＝（ｄpH）／（dt）｛式中、pHPRが前記pH生産速度であり、ｄpHがpHにおける変化であり、そしてdt が時間における変化であり、そしてｄpHとdtがゼロに近づく。｝に従って行われる、請求項６に記載の方法。８．ｆ）前記のpHの計測と実質的に同調した選ばれた時間間隔において前記液体サンプル中の溶存酸素量を計測し；そしてｇ）前記サンプルについての生物学的酸素消費量を測定するために、それが存在する場合には、溶存酸素における変化を分析する、ことをさらに含む、請求項６に記載の方法。９．前記の生物学的酸素消費速度を測定するための溶存酸素における変化の分析が、以下の式： BOCR ＝（ｄDO）／（dt）｛式中、BOCRが前記の生物学的消費速度であり、ｄDOが溶存酸素における変化であり、そしてdtが時間における変化であり、そしてｄDOとdtがゼロに近づく。｝に従って行われる、請求項６に記載の方法。 10．前記の微生物学的プロセスが、廃水精製、医薬又はバイオテクノロジー的生産、醸造及び発酵から成る群から選ばれる、請求項６に記載の方法。[Procedure amendment] [Submission Date] July 23, 1998 [Correction contents] The scope of the claims 1. Monitor microbiological processes in a liquid supply with a microbial population How to nitrate: a) isolating a liquid sample from the liquid supply; b) measuring the pH of the liquid sample at selected time intervals; c) To determine the rate of pH change for the sample, If so, analyze the change in pH; d) at selected time intervals substantially synchronized with the pH measurement, Measuring the amount of dissolved oxygen in the pull; and e) To determine the biological oxygen consumption rate for the sample, Analyze changes in dissolved oxygen, if present, A method that includes: 2. The analysis of the change in pH to measure the rate of the pH change is performed by the following equation: pHPR = (dpH) / (dt) Where pHPR is the rate of change of pH, dpH is the change in pH, and dt Is the change in time and dpH and dt both approach zero. According to｝ The method of claim 1, wherein the method is performed. 3. Analysis of the change in DO to measure the biological oxygen consumption rate comprises: The formula below: BOCR = (dDO) / (dt) Where BOCR is the biological consumption rate and dDO is the change in dissolved oxygen. And dt is the change in time, and dDO and dt both approach zero . The method of claim 1, wherein the method is performed according to｝. 4. The rate of change of the pH and / or, if present, the biological oxygen The contract further includes performing a control step in response to a change in control speed. The method of claim 1. 5. A microbiological process selected from the group consisting of wastewater purification, pharmaceutical production and brewing The method of claim 1, wherein the method is applied to: 6. Monitor microbiological processes in liquid feeders with microbial communities How to: a) isolating a liquid sample from the liquid supply; b) measuring the pH of the liquid sample at selected time intervals; c) To determine the pH production rate for the sample, If so, analyze the change in pH; d) the pH production rate changes from 1) a negative value to zero and / or then to zero Measuring when changes to; and e) show the results from the above measurements; A method that includes: 7. The analysis of the change in pH to measure the pH production rate is based on the following equation: pHPR = (dpH) / (dt) Where pHPR is the pH production rate, dpH is the change in pH, and dt Is the change in time, and dpH and dt approach zero. Done according to｝ The method of claim 6, wherein 8. f) at selected time intervals substantially synchronized with the pH measurement, Measuring the amount of dissolved oxygen in the sample; and g) to determine the biological oxygen consumption for the sample, Analyze changes in dissolved oxygen, if any, 7. The method of claim 6, further comprising: 9. The fraction of change in dissolved oxygen to measure the biological oxygen consumption rate Analyzed by the following formula: BOCR = (dDO) / (dt) Where BOCR is the biological consumption rate and dDO is the change in dissolved oxygen. And dt is the change in time, and dDO and dt approach zero. ｝ The method according to claim 6, wherein the method is performed according to: Ten. The microbiological process described above may be used for wastewater purification, pharmaceutical or biotechnological purposes. 7. The method of claim 6, wherein the method is selected from the group consisting of production, brewing, and fermentation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＩＬ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＵ，ＳＧ，ＵＡ (72)発明者マネシン，サージーケー. アメリカ合衆国，ペンシルバニア 19053, アッパーホーランド，ベルウッドドライブ 106 (72)発明者マー，テランスジェイ. カナダ国，ブリティッシュコロンビアブイ５エス３ジー４，バンクーバー，マックキノンストリート 6949────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), AU, BR, CA, C N, CZ, FI, HU, IL, JP, KR, MX, NO , NZ, PL, RU, SG, UA (72) Inventor Manesin, Surgical. United States, Pennsylvania 19053, Upper Holland, Bellwood Dora Eve 106 (72) Inventor Ma, Terrance Jay. British Columbia, Canada Buoy 5S 3G4, Vancouver, MA Cookkinon Street 6949

Claims

[Claims] 1. A method for monitoring a microbiological process in a liquid supply having a population of microorganisms, comprising: a) isolating a liquid sample from the liquid supply; b) the pH of the liquid sample at selected time intervals. C) analyzing the change in pH, if present, to determine the rate of pH change for the sample; d) a selected time substantially synchronized with the pH measurement. Measuring the amount of dissolved oxygen in the liquid sample at intervals; and e) analyzing the change in dissolved oxygen, if any, to determine the rate of biological oxygen consumption for the sample; A method that includes: 2. The analysis of the change in pH to measure the rate of the pH change is performed by the following formula: pHPR = (dpH) / (dt) where pHPR is the above-mentioned pH change rate, dpH is the change in pH, And dt is the change in time, and dpH and dt both approach zero. The method of claim 1, wherein the method is performed according to｝. 3. The method of claim 1, wherein the measurements of pH and dissolved oxygen are substantially continuous. 4. The analysis of the change in DO to measure the biological oxygen consumption rate is based on the following equation: BOCR = (dDO) / (dt) where BOCR is the biological consumption rate and dDO is the dissolved The change in oxygen, and dt is the change in time, and dDO and dt both approach zero. The method of claim 1, wherein the method is performed according to｝. 5. Repeat steps b) to e) at selected time intervals and compare the newly measured rate of pH change and biological oxygen consumption rate with the previously measured rate of pH change and biological oxygen consumption rate The method of claim 1, further comprising: 6. The comparison of the previously measured pH change rate and the biological oxygen consumption rate with the newly measured pH change rate and the biological oxygen consumption rate is based on the comparison between the organic compound and the inorganic compound in the liquid supply device. level to determine whether higher or lower than their respective 2K _s concentration, the method of claim 5. 7. The method of claim 1, further comprising performing a control step in response to the change in the rate of pH change and / or the biological oxygen control rate, if present. 8. The liquid supply device is vented and has a liquid supply process flow; and the control step increases the liquid supply device ventilation, reduces the liquid supply ventilation, and reduces the liquid supply process flow. The method of claim 7, wherein the method is at least one selected from the group consisting of increasing and decreasing the liquid supply process flow. 9. 10. The method of claim 7, wherein a substrate addition feeding protocol is maintained for the microbial population, and wherein the controlling step comprises altering the substrate addition. Ten. The microbiological process produces a desired metabolite, and the control step is at least selected from the group consisting of separating the metabolite from the liquid supply, collecting the metabolite, and purifying the metabolite. The method of claim 7, wherein the step is one. 11． 2. The method according to claim 1, wherein the step of isolating the liquid sample is performed in situ. 12． 2. The method of claim 1, wherein the liquid sample contains a desired dissolved oxygen content prior to the pH and dissolved oxygen measurement steps. 13. The liquid sample chamber of claim 1, wherein the liquid sample is isolated in a liquid sample chamber, the liquid sample chamber including a venting device and a sample stirring device capable of supplying air and / or oxygen into the liquid sample. The described method. 14. The sample is isolated in the sample container and the dissolved oxygen and pH in the sample are measured by the aeration device over a period of continuous measurement while the sample is continuously stirred. 14. The method of claim 13, further comprising aerating the sample. 15． Prior to the step of measuring the pH and dissolved oxygen content of the liquid sample, aerating the liquid sample with the aeration device until the liquid sample contains the desired saturation level of dissolved oxygen; and 14. The method of claim 13, further comprising periodically or continuously stirring the sample with the stirring device during the step of measuring the amount of dissolved oxygen. 16． The method according to claim 1, applied to a microbiological process selected from the group consisting of wastewater purification, pharmaceutical production and brewing. 17． A method of monitoring a microbiological process in a liquid supply having a population of microorganisms, comprising: a) isolating a liquid sample from the liquid supply; b) measuring the pH of the liquid sample at selected time intervals. C) analyzing the change in pH, if present, to determine the pH production rate for the sample; d) the pH production rate varies from 1) a negative value to zero, and And / or then measuring when it changes to zero; and e) indicating the result from the measurement. 18． The analysis of the change in pH to measure the pH production rate is based on the following formula: pHPR = (dpH) / (dt) where pHPR is the pH production rate and dpH is the change in pH; And dt is the change in time, and dpH and dt approach zero. 18. The method according to claim 17, which is performed according to｝. 19. 18. The method of claim 17, wherein said pH measurement is substantially continuous. 20. f) measuring the amount of dissolved oxygen in the liquid sample at a selected time interval substantially synchronized with the pH measurement; and g) measuring the biological oxygen consumption for the sample: 18. The method of claim 17, further comprising analyzing a change in dissolved oxygen, if present. twenty one. The analysis of changes in dissolved oxygen to determine the rate of biological oxygen consumption is based on the following equation: BOCR = (dDO) / (dt) where BOCR is the rate of biological consumption; dDO is the change in dissolved oxygen, and dt is the change in time, and dDO and dt approach zero. 20. The method according to claim 19, wherein the method is performed according to twenty two. 18. The method of claim 17, further comprising repeating steps a) -e) at selected time intervals and comparing the newly measured pH production rate to a previously measured pH production rate. twenty three. Repeat steps a) -g) at selected time intervals and compare the newly measured pH production rate and biological oxygen consumption rate with the pre-measured pH production rate and biological oxygen consumption rate 21. The method of claim 20, further comprising: twenty four. 18. The method of claim 17, further comprising performing a control step in responding to a change in the pH production rate. twenty five. The liquid supply is vented and has a liquid supply process flow, and the control step increases the liquid supply ventilation, reduces the liquid supply ventilation, and reduces the liquid supply process flow. 25. The method of claim 24, wherein the method is at least one selected from the group consisting of increasing and decreasing its liquid supply process flow. 26. The control step measures nitrification time as the elapsed time between sample isolation and the pH production rate changing from its negative value to zero and / or then to zero, 25. The method of claim 24, comprising measuring a hydraulic residence time of the liposome and comparing the nitrification time with the hydraulic residence time. 27. The control step increases a liquid inflow rate to the liquid supply device, or reduces a ventilation speed to the liquid supply device when the nitrification time is less than the hydraulic residence time, or the nitrification time 27. The method of claim 26, further comprising increasing the aeration rate of the liquid supply when longer than the hydraulic residence time. 28. 18. The method according to claim 17, wherein the step of isolating the liquid sample is performed in situ. 29. 18. The method of claim 17, wherein the step of measuring the pH and dissolved oxygen content comprises a dissolved oxygen content from zero to 100% saturation. 30. 18. The liquid sample chamber of claim 17, wherein the liquid sample is isolated in a liquid sample chamber, the liquid sample chamber including a venting device and a sample stirring device capable of supplying air and / or oxygen to the liquid sample. The described method. 31. Prior to the step of measuring the pH of the liquid sample, the aeration is continued until the liquid sample contains a dissolved oxygen level at a higher level, with a certain margin than the DO level in the liquid sample when the liquid sample was isolated. 31. The method of claim 30, further comprising the step of venting the liquid sample with the device and periodically stirring the sample with the agitating device during the step of measuring the pH of the liquid sample. 32. 18. The method of claim 17, wherein said microbiological process is selected from the group consisting of wastewater purification, pharmaceutical or biotechnological production, brewing and fermentation. 33. The liquid sample is aerated with the aeration device throughout the time the sample is isolated in the sample container, and the dissolved oxygen and pH in the sample are continuously adjusted while continuously stirring the sample. 33. The method according to claim 32, wherein the measurement is performed at: 34. 18. The method of claim 17, further comprising venting the liquid sample substantially continuously. 35. A method for monitoring and controlling a microbiological process in a liquid supply having a microbial population, comprising: a) isolating a liquid sample from said liquid supply; b) said liquid sample at a selected time interval. C) analyze the change in pH, if any, to determine the pH production rate for the sample; d) the pH production rate is 1) from a negative value to zero And / or 2) measuring when it next changes to zero; and e) performing a control step in response to the change in the pH production rate, the control step comprising: f) sample isolation and negative Measuring the nitrification time as the elapsed time between the pH production rate changing from the value to zero and / or then to zero; g) measuring the hydraulic residence time in the liquid supply; And comparing the nitrification time to the hydraulic residence time; and h) increasing the rate of liquid inflow to the liquid supply, or when the nitrification time is less than the hydraulic residence time, Reducing the aeration rate of the feeder or increasing the aeration rate of the liquid supply when the nitrification time is greater than the hydraulic residence time.