纯化水系统的微生物污染分为外源性微生物污染和内源性微生物污染。外源性微生物污染主要来自原水，内源性微生物污染主要来自单元操作以及分配系统。
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较小。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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