微生物涵盖有益和有害的众多种类，其的生长和存活需要五大条件，包括适宜的营养条件、适量的氧含量、合适的pH值、合适的环境温度以及合适的接种量。纯化水系统中的大部分微生物是以生物膜为形式存在于系统内表面，形成不断的污染源，很难取样和定量，也很难用一些常规的方式处理。目前来说，臭氧消毒是应用广泛且去除生物膜有效的方法。
纯化水系统的微生物负荷发展的趋势与细菌生长曲线相关联，包括迟缓期、对数期、稳定器、衰退期四个阶段，不同阶段的生长繁殖速度和菌群数量有所区别。因此，在纯化水系统设计时掌握微生物变化规律，可以合理确认消毒和杀菌周期。
纯化水系统发生微生物污染受到多方面因素的影响，主要包括流速、表面粗糙度、死角、坡度、温度、连接方式等等。对于一些自动化程度不高的纯化水系统，人员手动操作是引起污染的重要因素之一。
由于稳定流动的水不容易产生大量污染，纯化水系统在设计时会考虑流速设计不足带来的风险，按照企业的用水量进行合理计算。一般情况下，正常运行时末端回水流速宜设定在1~1.5m/s，管网流速为1.5~3m/s，系统报警流速在小于1m/s。
合适的表面粗糙度是确保水质稳定的重要影响因素。基于系统整体风险考虑和经济分析，企业可以结合自身条件选择电解抛光或者机械抛光。两种方式各有优缺点，电解抛光比机械抛光容易控制微生物繁殖，但它的造价相对高，而且对于整体系统风险控制有限。
根据GMP要求，管道设计和安装应该避免死角、盲管。在死角方面，目前纯化水系统对微生物污染风险控制比较认可的是3D死角标准，并将其作为纯化水系统安装确认的一个重要检查项目。
在坡度方面，工程上一般以0.5%的坡度进行水平管网的坡度安装确认。尤其是新建的纯化水系统，尽量满足“全排尽”原则，尽可能降低微生物污染的风险。
合适的温度下，微生物繁殖将快速增长并造成水纯化水系统污染。常温纯化水系统，一般建议生产时采用较低的温度来抑制的微生物生长，并且，通过周期性的消毒比如巴氏消毒、臭氧消毒或者纯蒸汽消毒的方式来降低系统微生物的负荷。
连接方式上，尽可能采用焊接方式进行管道安装，这种连接方式微生物滋生最小。注意，杜绝螺纹接。
微生物含量是纯化水检测的一个指标，尤其是制药行业，对于微生物指标要求严格，如果微生物含量超过系统警戒限，要着手纠正和控制，确保水质。
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