如何控制純水系統中的微生物(BIOFILM)污染

「純水系統為什麼一定要定期殺菌?」

「如果純水系統被微生物污染,系統會怎樣? 對用水人又會怎樣?」

「如果純水系統的微生物利用最後一道的0.2μm(微米)絕對過濾膜來保證去除後,
 還會有其它後遺症嗎?」

首先,我們需要先說明為什麼一定要注意純水系統中的微生物的污染問題

在這個地球上的任何一個角落,任何開放的環境中,如果有水的存在,溫度又適中,則微生物的孳生是必然的結果。
通常在自然界中,微生物的唯一生存模式是形成Biofilm(菌膜),它是一個可附著在各種物質表面的多層但不同種類的微生物共生的組合體,它能非常有效率的利用周遭的物質當作食物,並能夠協同作戰抵禦各種殺菌劑或其它不利生存的條件,這是經過好幾十億年的演化成果。

這樣無所不在的菌膜,對要長期使用的純水系統來說,並不是一個好消息,因為一個管理不當的純水系統對使用者來說,會是一場失控的災難。
如果純水系統被微生物(菌膜)污染時,純水系統的運作會產生什麼樣的問題?
如果純水系統被菌膜所污染甚至包覆時,首當其衝就是逆滲透膜(RO),因為菌膜會很快分解這個高分子薄膜,導致對水中雜質的去除能力大打折扣,使整體的產出水質影響巨大。
其次,菌膜對純水系統不可或缺的離子交換樹脂的效能,發生致命的影響,理由很簡單,被菌膜包覆的離子交換樹脂將損失九成以上的交換表面積,不只耗材受命變短,它本身也變成微生物的溫床,影響至鉅。
還有,因為純水系統會使用大量不同種類的濾膜,所以,這些濾膜成功的阻擋了細菌之後,也造成對水流流動的阻礙,所以製水速度立即受到影響,尤有甚者,因為純水系統是靠加壓幫浦來驅動水的流動,如果水流流速遇到阻礙,加壓幫浦自然就會提高驅動壓力,如此就會有兩種後果。

  1. 內壓升高,使加壓幫浦的工作負擔加大,加速磨耗或過熱,縮短幫浦壽命。
  2. 因內壓升高,使純水系統內部超過20個管線接頭提高了潛在的風險─漏水,並且,這種漏水因含有壓力,所以可能會噴到危險的地方─電路板,這樣不只會造成荷包損失,也會有整個機台毀損的風險,所以不能等閒視之。

 

對用水水質又會有什麼樣的影響
如果微生物在水中的含量過高,雖然在超純水系統的設計中,會使用最終過濾器(0.2μm)來做有效防堵,但其代謝產物如內毒素,分解性酵素(DNase,RNase,Protease)及其他不確定的有機物等,會使生命科學實驗增加不必要的不確定性,而影響到實驗的再現性。

 

那麼要如何防止微生物的繁殖呢

  1. 儘量確保在純水儲槽及管線中的純水水質,因為水質纯度越高則越不易長菌。
  2. 耗材要在合理的時間之後更換,用微生物的術語來說,避免使微生物的growth phase 從lag phase 進入到log phase,否則微生物數量會失控(通常耗材表面積佔純水整體表面積的98%以上,所以耗材是在純水系統中提供大量微生物孳生所需要之表面積之元兇)。
    注意一:通常10μ以下之各種filter及membrane都能捕捉到微生物。
    注意二:無管殼耗材通常可免除管殼上殘留微生物污染問題,管理上比有管殼耗材來的好。
  3. 系統每天的運作時間要足夠,最好能在4小時/天以上,並且最好具備內部清洗(Flush)、消毒,循環等功能。
  4. 水質檢測功能要正常並準確,最好能定期做校驗。
  5. 系統使用材料儘量選擇低化學溶出物,流路無死角並且表面光滑。
  6. 紫外線燈管一定要定期更換,否則非常容易長菌膜(biofilm)。
  7. 機台操作環境要儘量保持衛生、通風、無塵,單體及流路標示清楚,建立維修保養記錄簿,建立責任制及緊急聯絡人,並定期記錄所有水質狀況.
  8. 微生物採樣方法要正確,培養方法也要正確。