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如何高效快速解决纯化水系统生物膜污染


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发布时间:2024-05-21 16:50

在制药行业中,纯化水系统是确保药品质量和生产安全的关键环节。然而,生物膜污染却成为影响纯化水系统稳定运行的难题。生物膜的形成不仅会影响水质,还可能对药品生产过程带来潜在的风险。因此,深入了解制药用水系统中生物膜形成的原因,并采取有效的解决措施,对于保障药品质量和生产安全具有重要意义。

 

生物膜群落可以由单一细菌物种形成,但在自然界中,生物膜几乎总是由多种细菌以及真菌、藻类、酵母、原生动物、其他微生物、碎片和腐蚀产物的丰富混合物组成。在典型的牙菌斑生物膜中已鉴定出 500 多种细菌。生物膜由糖分子链连接在一起,统称为“细胞外聚合物”或“EPS”。细胞产生 EPS 并通过这些链连接在一起,使它们能够形成复杂的三维、有弹性的附着群落。生物膜可以薄至几个细胞层,也可以厚至几英寸厚,具体取决于环境条件。

生物膜的形成是因为细菌细胞,一旦附着,会分泌一种多糖(水合聚合物粘稠基质)。随着这些生物累计,形成生物膜。

生物膜形成有以下5个步骤:

1. 初始附着

一些独立的细菌(称为浮游细胞)保留在表面上并开始聚集在一起。如果我们进行有效的清洁和消毒,这个阶段是可逆的。

2. 不可逆附着

我们在第一阶段发现的细胞保持完全结合,并受到多糖膜的保护,为它们提供安全和食物。在此阶段,第一层的细胞被牺牲,以允许新的浮游细胞积累。

3. 产生细胞外聚合物物质

细菌繁殖使细胞群落能够在覆盖它们的薄膜的保护下生长。

4. 成熟

随着细菌的生长,细胞膜结构形成,水道进一步促进了这种增长。

5. 扩散

由于营养耗尽或需要新的地方,保护膜会自然破裂,单个菌(或菌团)随着时间的推移从生物膜中释放出来。

针对制药用水系统中生物膜污染的问题,我们可以采取以下措施进行解决:

首先,加强水质管理是关键。通过提高纯化水的处理工艺和监测手段,确保水质稳定且符合生产要求。采用反渗透、电离子交换等高级别水质处理工艺,降低微生物和有机物负荷。同时,定期对水质进行监测和分析,及时发现并处理水质问题。

其次,优化管道设计和运行条件。合理设计管道布局,减少死角和低速流区的存在。提高管道内壁的光滑度,降低微生物附着的可能性。此外,保持适当的水流速度也是防止生物膜形成的有效措施。通过调整水流速度,使水在管道中保持湍流状态,不利于微生物的附着和繁殖。

此外,定期清洗和消毒也是防止生物膜污染的重要手段。采用高效的清洗剂和消毒剂,定期对管道和设备进行清洗和消毒处理。