純化水系統的微生物污染分為外源性微生物污染和內源性微生物污染。外源性微生物污染主要來自原水，內源性微生物污染主要來自單元操作以及分配系統。

微生物涵蓋有益和有害的眾多種類，其的生長和存活需要五大條件，包括適宜的營養條件、適量的氧含量、合適的pH值、合適的環境溫度以及合適的接種量。純化水系統中的大部分微生物是以生物膜為形式存在于系統內表面，形成不斷的污染源，很難取樣和定量，也很難用一些常規的方式處理。目前來說，臭氧消毒是應用廣泛且去除生物膜有效的方法。

純化水系統的微生物負荷發展的趨勢與細菌生長曲線相關聯，包括遲緩期、對數期、穩定器、衰退期四個階段，不同階段的生長繁殖速度和菌群數量有所區別。因此，在純化水系統設計時掌握微生物變化規律，可以合理確認消毒和殺菌周期。

純化水系統發生微生物污染受到多方面因素的影響，主要包括流速、表面粗糙度、死角、坡度、溫度、連接方式等等。對于一些自動化程度不高的純化水系統，人員手動操作是引起污染的重要因素之一。

由于穩定流動的水不容易產生大量污染，純化水系統在設計時會考慮流速設計不足帶來的風險，按照企業的用水量進行合理計算。一般情況下，正常運行時末端回水流速宜設定在1~1.5m/s，管網流速為1.5~3m/s，系統報警流速在小于1m/s。

合適的表面粗糙度是確保水質穩定的重要影響因素。基于系統整體風險考慮和經濟分析，企業可以結合自身條件選擇電解拋光或者機械拋光。兩種方式各有優缺點，電解拋光比機械拋光容易控制微生物繁殖，但它的造價相對高，而且對于整體系統風險控制有限。

根據GMP要求，管道設計和安裝應該避免死角、盲管。在死角方面，目前純化水系統對微生物污染風險控制比較認可的是3D死角標準，并將其作為純化水系統安裝確認的一個重要檢查項目。

在坡度方面，工程上一般以0.5%的坡度進行水平管網的坡度安裝確認。尤其是新建的純化水系統，盡量滿足“全排盡”原則，盡可能降低微生物污染的風險。

合適的溫度下，微生物繁殖將快速增長并造成水純化水系統污染。常溫純化水系統，一般建議生產時采用較低的溫度來抑制的微生物生長，并且，通過周期性的消毒比如巴氏消毒、臭氧消毒或者純蒸汽消毒的方式來降低系統微生物的負荷。

連接方式上，盡可能采用焊接方式進行管道安裝，這種連接方式微生物滋生較小。注意，杜絕螺紋接。

微生物含量是純化水檢測的一個指標，尤其是制藥行業，對于微生物指標要求嚴格，如果微生物含量超過系統警戒限，要著手糾正和控制，確保水質。