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純水系統的十二個微生物問題 (Part 1)
2017-02-06

純水系統的十二個微生物問題-170206.pdf

 

純水系統的十二個微生物問題 (Part 1)

 

引言:

在各種工業用純水系統中,微生物濃度(CFU/ml)的管控也是重要的目標,雖然有些標準似乎也不太嚴苛(100~1 CFU/ml),但是這是一個非常難以達成的目標,大部分的純水系統都在嚴重汙染狀態,或是藻類與菌類共生的狀態,如何改善,觀念與知識最重要,所以以下,我們將用十二個問題來引導這個議題,希望能討論的淋漓盡致!

 

1.   什麼是微生物?
微生物是指一切肉眼看不到或看不清楚的一群微小生物的總稱,一般需要藉助顯微鏡來觀察研究。微生物個體微小(直徑小於0.01~0.001毫米),構造簡單,例子包括細菌、放線菌、原生動物、藻類和原蟲等。微生物與人類日常生活、健康非常密切,工業應用日益廣泛(出自維基百科)

 

2.   什麼是biofilm (生物膜或菌膜)?
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、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。

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。

基本上,在純水系統中存在的微生物分成兩種狀態:
一種是附著性的(sessile)、有能力繁殖的,叫做菌膜(biofilm)
另外一種是懸浮性的(planktonic)、無法繁殖的、隨著純水流動的、微生物採樣時會被採樣到的,是我們熟悉的水中微生物

 

3.   為什麼純水系統的微生物濃度越低越好?
控制微生物的濃度,就是控制最終產品被汙染的風險,您可以目標管理(添加防腐劑),或是源頭管理(純水系統管理),雖然執行這兩種選擇的難易度不同,但客戶的評價也會不同吧!

 

4.   純水系統被微生物汙染時,會產生什麼樣的問題?

先說明一下,所謂的微生物汙染,就是指菌膜的污染(biofilm),如果純水系統被菌膜污染甚至包覆時,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,菌膜會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,不只耗材壽命變短,它本身也變成微生物的溫床,影響甚巨!

 

5.   水中的微生物如何檢測?

基本上,還是要使用傳統的培養皿方法,並且分成塗抹法及濾膜法兩種為主,我們先簡介最常用的塗抹法如下:

水中總菌落數檢測方法-塗抹法 (簡化版)

塗抹法使用<胰化蛋白腖葡萄糖抽出物培養基>Tryptone glucose extract agar; TGEA)或<培養皿計數培養基>Plate count agar; PCA)來培養並形成菌落之水中好氧及兼性厭氧異營菌。

 

採樣與保存流程:

(一) 盛裝水樣檢驗微生物時,應使用清潔並經滅菌之玻璃瓶、無菌塑膠 容器或市售無菌採樣袋, 
           
且於採樣時應避免受到污染。

(二)採樣前應清潔手部,出水口以70% 75% 酒精消毒。

(三) 運送時水樣溫度應維持在<10 且不得凍結,實驗室內保存溫度應維持在 4 ± 2

(四) 水樣應於採樣後 24 小時內完成水樣塗抹步驟, 並置入培養箱中培養。

(五) 水樣量以能做完所需檢驗為度,但不得少於 100 mL

培養操作步驟:

(一) 水樣在進行檢測或稀釋之前必須劇烈搖晃 25 次以上,以使樣品充分混搖均勻。

(二) 以 1 mL 無菌吸管原液或各稀釋度水樣滴在培養基上。原液或各稀釋度水樣均需進行二複。

(三) 將無菌之彎曲玻棒放在培養基上,再用手或旋轉桌(Turn table) 旋轉培養皿至水樣均勻分佈
           
於培養基表面、完全被培養基吸收為止。

(四) 倒置培養皿於培養箱內,在 35 ± 1 培養 48 ± 3 小時。

(五)計數各稀釋度培養皿中所產生的菌落數並記錄之,若菌落太多造成 計數困難,則以
           「菌落太多無法計數」(Too numerous to count; TNTC)表示。

(六)步驟(二)至(三)須在無菌操作檯內操作。

 

6.   在純水的國際標準上,微生物的標準應是多少?
一般而言,國際間對純水系統的生菌數容許量基準介於100 cfu/ml~ 0 cfu/ml 之間。
以下是重要的水質標準摘錄(紅字標識為微生物部分):

ASTM Standards for Laboratory Reagent Water (ASTM D1193-91)

ASTM: American Society for Testing and Materials

Measurement (Unit)

Type I

Type II

Type III

Type IV

Resistivity (MΩ-cm)

> 18

> 1

> 4

> 0.2 (200KΩ)

Conductivity (µS/cm)

< 0.056

< 1

< 0.25

< 5

pH at 25˚C

N/A

N/A

N/A

5.0 - 8.0

Total Organic Carbon 
(TOC) ppb or µg/L

< 50

< 50

< 200

N/A

Sodium (ppb or µg/L)

< 1

< 5

< 10

< 50

Chloride (ppb or µg/L)

< 1

< 5

< 10

< 50

Silica (ppb or µg/L)

< 3

< 3

< 500

N/A



Additional ASTM Sub-Standards for Laboratory Reagent Water

Measurement (Unit)

A

B

C

Heterotrophic Bacteria Count (CFU/ml)

< 1

< 10

< 1000

Endotoxin (units per ml)

< 0.03

< 0.25

N/A

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