Abstract Biological sulphate reduction (BSR) represents a sustainable process option for the remediation of low-flow acid rock drainage (ARD) effluents. The linear flow channel reactor (LFCR) was developed as a semi-passive bioreactor facilitating sulphate reduction and sulphide removal, through the action of sulphate-reducing bacterial (SRB) and sulphur oxidising bacterial consortia, within a single reactor unit. A consensus on key microorganism(s) required within BSR bioreactor consortia for successful operation is still to be reached. In this study next-generation gene amplicon sequencing was used to assess the microbial communities within an anaerobic LFCR supplemented with acetate as the primary electron donor. The performance of this reactor was monitored for over 1000 days throughout a hydraulic retention time (HRT) study and the composition of the microbial communities within this system assessed at several time points. The reactor exhibited a maximum volumetric sulphate reduction rate of 17.8 mg/L.h at a dilution rate of 0.042 h−1. Microbial biofilm communities formed on the incorporated carbon microfibres, as well as planktonic communities showed marked changes in community composition over the course of the study. The presence and shifting abundance of SRBs in the biofilm and planktonic communities that had been identified in previous studies to dominate under defined operating conditions allowed the functional role of individual microorganisms to be elucidated. A Desulfatitalea, whose presence had been previously linked to sulphate scavenging at low sulphate concentrations, was found at high abundance at long residence times. Conversely, a Desulfobacter which was previously shown to dominate under conditions of high sulphate loadings and associated high reaction rates and high substrate concentrations was found at a high dilution rate and low residence time in both the planktonic and biofilm communities. Assessment of the microbial communities and overlaying of performance within this system has enabled us to provide a preliminary link between the structure of the microbial community and the performance of this BSR reactor system. These findings provide considerable insights into the improved design and operation of acetate-supplemented BSR reactors to ensure successful performance.

中文翻译：

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将生物硫酸盐还原反应器系统中的性能和微生物生态学与为处理酸性岩排水开发的生物质保留联系起来

摘要 生物硫酸盐还原 (BSR) 代表了修复低流量酸性岩排水 (ARD) 废水的可持续工艺选择。线性流道反应器 (LFCR) 被开发为半被动生物反应器，通过在单个反应器单元内的硫酸盐还原细菌 (SRB) 和硫氧化细菌聚生体的作用，促进硫酸盐还原和硫化物去除。BSR 生物反应器联盟内成功运行所需的关键微生物仍有待达成共识。在这项研究中，下一代基因扩增子测序用于评估以乙酸盐作为主要电子供体的厌氧 LFCR 内的微生物群落。在整个水力停留时间 (HRT) 研究中，对该反应器的性能进行了 1000 多天的监测，并在多个时间点评估了该系统内微生物群落的组成。在 0.042 h-1 的稀释率​​下，反应器的最大体积硫酸盐还原率为 17.8 mg/Lh。在掺入的碳微纤维上形成的微生物生物膜群落以及浮游群落在研究过程中显示出群落组成的显着变化。在先前的研究中已经确定在定义的操作条件下占主导地位的生物膜和浮游生物群落中 SRB 的存在和变化，可以阐明单个微生物的功能作用。一种脱硫草，其存在以前与在低硫酸盐浓度下清除硫酸盐有关，但在长停留时间内以高丰度被发现。相反，在浮游生物和生物膜群落中，在高稀释率和低停留时间下发现了一种脱硫杆菌，该脱硫杆菌以前被证明在高硫酸盐负载和相关的高反应速率和高底物浓度的条件下占主导地位。对该系统内微生物群落的评估和性能的叠加使我们能够在微生物群落的结构与该 BSR 反应器系统的性能之间提供初步联系。这些发现为改进添加醋酸盐的 BSR 反应器的设计和操作以确保成功运行提供了相当多的见解。在较长的停留时间内发现了高丰度。相反，在浮游生物和生物膜群落中，在高稀释率和低停留时间下发现了一种脱硫杆菌，该脱硫杆菌以前被证明在高硫酸盐负载和相关的高反应速率和高底物浓度的条件下占主导地位。对该系统内微生物群落的评估和性能的叠加使我们能够在微生物群落的结构与该 BSR 反应器系统的性能之间提供初步联系。这些发现为改进添加醋酸盐的 BSR 反应器的设计和操作以确保成功运行提供了相当多的见解。在较长的停留时间内发现了高丰度。相反，在浮游生物和生物膜群落中，在高稀释率和低停留时间下发现了一种脱硫杆菌，该脱硫杆菌在高硫酸盐负载和相关的高反应速率和高底物浓度的条件下占主导地位。对该系统内微生物群落的评估和性能的叠加使我们能够在微生物群落的结构与该 BSR 反应器系统的性能之间提供初步联系。这些发现为改进添加醋酸盐的 BSR 反应器的设计和操作以确保成功运行提供了相当多的见解。在浮游生物和生物膜群落中，在高稀释率和低停留时间下发现脱硫杆菌在高硫酸盐负载和相关的高反应速率和高底物浓度的条件下占主导地位。对该系统内微生物群落的评估和性能的叠加使我们能够在微生物群落的结构与该 BSR 反应器系统的性能之间提供初步联系。这些发现为改进添加醋酸盐的 BSR 反应器的设计和操作以确保成功运行提供了相当多的见解。在浮游生物和生物膜群落中，在高稀释率和低停留时间下发现脱硫杆菌在高硫酸盐负载和相关的高反应速率和高底物浓度的条件下占主导地位。对该系统内微生物群落的评估和性能的叠加使我们能够在微生物群落的结构与该 BSR 反应器系统的性能之间提供初步联系。这些发现为改进添加醋酸盐的 BSR 反应器的设计和操作以确保成功运行提供了相当多的见解。对该系统内微生物群落的评估和性能的叠加使我们能够在微生物群落的结构与该 BSR 反应器系统的性能之间提供初步联系。这些发现为改进添加醋酸盐的 BSR 反应器的设计和操作以确保成功运行提供了相当多的见解。对该系统内微生物群落的评估和性能的叠加使我们能够在微生物群落的结构与该 BSR 反应器系统的性能之间提供初步联系。这些发现为改进添加醋酸盐的 BSR 反应器的设计和操作以确保成功运行提供了相当多的见解。