DE10262036A1

DE10262036A1 - Reinstwasserversorgungsanlage für Dialysegeräte

Info

Publication number: DE10262036A1
Application number: DE10262036A
Authority: DE
Inventors: Manfred Voelker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: DE10262036B4

Abstract

Ein Umkehrosmosegerät führt das Permeat einem Permeat-Verteilungssystem zu, das eine Primärleitung und mindestens eine davon abgezweigte, einen Bypass bildende sekundäre Ringleitung aufweist, an die wenigstens ein Dialysegerät angeschlossen ist. Die sekundäre Ringleitung ist mit ihrem stromaufwärtigen Endabschnitt innerhalb der Primärleitung angeordnet, verläuft mit einem anschließenden Abschnitt außerhalb der Primärleitung und mündet dann mit dem stromabwärtigen Endabschnitt wieder in die Primärleitung ein. Hierdurch werden Verunreinigungen in dem Permeat weitestgehend vermieden. Außerdem sind in der Permeatleitung ein Behälter und Komponenten zur Durchführung einer physikalischen Desinfektion und stromabwärts davon eine Zirkulationspumpe angeordnet. Hierdurch kann der Permeatinhalt der gesamten Ringleitung während der Stillstandzeiten des Dialysebetriebs einer physikalischen Desinfektion ausgesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinstwasserversorgungsanlage für wenigstens ein, vorzugsweise mehrere Dialysegeräte einer Dialysestation, mit einem Umkehrosmosegerät (RO-Gerät), das Reinstwasser bzw. Permeat einem Permeat-Verteilungssystem zuführt, das eine Primärleitung und wenigstens eine davon abgezweigte, einen Bypass bildende sekundäre Ringleitung aufweist, an die das wenigstens eine Dialysegerät angeschlossen ist. Durch die sekundäre Ringleitung wird dabei im Permeatzulauf der Permeatstrom aufgeteilt, wobei ein Teil weiter durch die Primärleitung – vorzugsweise eine Ringleitung – und der andere Teil durch die sekundäre Ringleitung fließt.
Die Reinstwasserversorgung mittels Umkehrosmose bietet große Vorteile, da durch die Membranfiltration nahezu sämtliche anorganische Partikel, Kolloide und Keime sowie Endotoxine und Salze aus dem Rohwasser herausgefiltert werden. Ein großes Problem der Membranfiltration mittels Umkehrosmose liegt aber darin, daß sich bei zu geringer Fließgeschwindigkeit und erst recht bei einem Stillstand des Permeats im Permeat-Verteilungssystem Verunreinigungen bilden können, die zu einem Biofilmwachstum und einer Aufkeimung im Permeat führen. Dies tritt insbesondere bei nicht oder ungenügend durchströmten Abzweigungen und Toträumen im Permeat-Verteilungssystem und bei Stillstandszeiten des Dialysebetriebs auf, die mit ca. 6.000 Stunden pro Jahr zu veranschlagen sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinstwasserversorungsanlage der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß Verunreinigungen in dem Permeat weitestgehend vermieden sind, ohne daß hierdurch die Betriebskosten maßgeblich erhöht sind.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die wenigstens eine sekundäre Ringleitung mit ihrem stromaufwärtigen Endabschnitt innerhalb der Primärleitung angeordnet und tritt dann durch die Wand der Primärleitung aus dieser aus, wobei das zugeordnete Dialysegerät an den außerhalb der Primärleitung verlaufenden Abschnitt der sekundären Ringleitung angeschlossen ist. Die sekundäre Ringleitung mündet danach mit ihrem stromabwärtigen Endabschnitt wieder in die Primärleitung ein.
Die Primärleitung wird beim Dialysebetrieb ständig von einem Permeatstrom durchströmt. Da die sekundäre Ringleitung, die die Entnahmestelle des Dialysegerätes mit der Primärleitung verbindet, mit ihrem stromaufwärtigen Endabschnitt, also dem Einlaufbereich, innerhalb der Primärleitung angeordnet ist, strömt das Permeat ohne Ausbildung von Toträumen in die sekundäre Ringleitung ein, so daß diese auch bei diskontinuierlicher Entnahme des Permeats durch das Dialysegerät ständig hinreichend durchströmt wird, so daß eine Aufkeimung des dem Dialysegerät zugeführten Permeats sicher vermieden ist. Mit ihrem stromabwärtigen Endabschnitt mündet die sekundäre Ringleitung wieder in die Primärleitung ein.
Dabei ist bevorzugt, daß der stromaufwärtige Endabschnitt der sekundären Ringleitung konzentrisch in der Primärleitung angeordnet ist, d.h. in dem zentralen Bereich, in dem das Permeat am schnellsten fließt.
Weiter wird mit Vorteil vorgeschlagen, daß der stromaufwärtige Endabschnitt der sekundären Ringleitung geradlinig verläuft und im Bereich einer Krümmung der Primärleitung aus dieser austritt. Auch hierdurch wird der Strömungswiderstand in der sekundären Ringleitung so klein wie möglich gehalten. Wenn die Primärleitung geradlinig verläuft, tritt die sekundäre Ringleitung mit einem bogenförmigen Abschnitt aus der Primärleitung aus.
In weiteren Einzelheiten wird vorgeschlagen, daß die sekundäre Ringleitung in dem Bereich wieder in die Primärleitung einmündet, in dem sich ihr stromaufwärtiger Endabschnitt innerhalb der Primärleitung befindet. Dabei kann das stromabwärtige Ende der sekundären Ringleitung bündig mit der Wand der Primärleitung abschließen, d.h. die sekundäre Ringleitung steht dabei nicht ins Innere der Primärleitung vor.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die sekundäre Ringleitung stromabwärts ihres Austritts aus der Primärleitung wieder in diese einmündet. Auch hierbei kann der Eintritt als bündiger Anschluß an die Wand der Primärleitung erfolgen, oder – was hier bevorzugt ist – die sekundäre Ringleitung erstreckt sich mit ihrem stromabwärtigen Endabschnitt in die Primärleitung hinein. Dabei kann die Anordnung so erfolgen, daß die Mittellängsachse der sekundären Ringleitung entweder mit der Mittellängsachse der Primärleitung zusammenfällt oder aber mit dieser fluchtet. Die sekundäre Ringleitung kann aber auch außermittig oder im rechten Winkel in die Primärleitung einmünden.
Durch die erfindungsgemäße Rohr-in-Rohr-Anordnung des Einlaufbereichs der sekundären Ringleitung in der Primärleitung ist sichergestellt, daß die sekundäre Ringleitung – ebenso wie die Primärleitung – während des Dialysebetriebs ständig von einem Permeatstrom totraumfrei durchspült wird, so daß sich keine Verunreinigungen in den Leitungen bilden können.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß in der Primärleitung des Permeat-Verteilungssystems ein Behälter und Komponenten zur Durchführung einer physikalischen Desinfektion eingefügt sind. Diese Komponenten sind bevorzugt in den Behälter eingebaut, können aber auch außerhalb des Behälters angeordnet sein. Die Komponenten können eine UV-Lampe sein, ein Ozon Reaktor oder ein Reaktor für die elektrokatalytische Anreicherung von elementarem Sauerstoff ( DE 198 44 329 ).
Hierdurch ist es möglich, während der beträchtlichen Stillstandszeiten des Dialysebetriebes zumindest zeitweise den Permeatinhalt der gesamten Ringleitung während der Zirkulation einer physikalischen Desinfektion auszusetzen. Hierdurch kann bei entsprechender Auslegung der Anlage und ausreichender Dauer der Einwirkung von dem Permeat eine solche Strahlungsdosis, Ozon-Dosis oder Dosis von elementarem Sauerstoff empfangen werden, die einer Desinfektion gleichkommt. Da die Zirkulation des Permeats durch eine speziell hierzu vorgesehene, in die Permeatleitung eingefügte Pumpe erfolgt, kann eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des Permeats mit einer verhältnismäßig geringen Pumpenleistung hervorgerufen werden. Im Vergleich zu einer Heißreinigung bietet dieses Verfahren erhebliche Kostenvorteile, wobei der zusätzliche Geräteaufwand und Energieaufwand erheblich geringer sind.
Im Anschluß an die physikalische Desinfektion des Inhalts des Permeat-Verteilungssystems sollte vor dem Start des nächsten Versorgens der Dialysegeräte mit Permeat ein Spülvorgang ohne physikalische Desinfektion durchgeführt werden, um eventuelle organische Substanz auszuschalten. Dazu wird der gesamte Ringleitungsinhalt ausgeschieden.
In diesen Reinigungsvorgang der physikalischen Desinfektion werden vorteilhafterweise auch die Reinstwasserbereiche des Umkehrosmosegerätes mit einbezogen.
Durch das Einfügen der zusätzlichen Zirkulationspumpe und des Behälters mit Komponenten zur physikalischen Desinfektion in die Permeatringleitung ist die Möglichkeit geschaffen, während der Stillstandszeiten des Umkehrosmose gerätes und des Dialysebetriebs eine Permeatzirkulation mit UV-Bestrahlung Ozon oder elementarem Sauerstoff durchzuführen, durch die Biofilmwachstum und eine Aufkeimung im Permeat wirkungsvoll vermieden werden. Der hiermit verbundene Energie- und Kostenaufwand ist sehr gering.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Primärleitung des Permeat-Verteilungssystems mit integrierter sekundärer Ringleitung;
2 eine perspektivische Anordnung des Leitungsteils gemäß 1,
3 bis 6 alternative Anordnungen von sekundären Ringleitungen und
7 ein Fließschema der erfindungsgemäßen Reinstwasserversorgungsanlage.
Es wird zunächst auf die 1 und 2 Bezug genommen. Der dargestellte Teil einer Primärleitung 1 enthält zwei geradlinige, parallele Rohrabschnitte 2, 3, zwischen denen sich ein halbkreisförmiger Abschnitt 4 befindet. Das Permeat strömt in den in der Figur linken Abschnitt 3 ein und läuft aus dem in der Figur rechten Abschnitt 2 ab.
Innerhalb des Zulaufabschnitts 3 ist – konzentrisch zu diesem – der stromaufwärtige Endabschnitt 5 einer sekundären Ringleitung 6 angeordnet. Der geradlinige stromaufwärtige Endabschnitt 5 tritt durch die Wand der Primärleitung 1 im Bereich des halbkreisförmigen Abschnitts 4 aus. Kurz nach dem Austritt geht der bis dahin senkrecht angeordnete stromaufwärtige Endabschnitt 5 nach einer entsprechenden Krümmung in einen horizontalen, im wesentlichen U-förmigen Abschnitt 7 über, wobei die Richtungsänderungen so gerundet sind, daß der Strömungswiderstand gering bleibt. Der im wesentlichen U-förmige Abschnitt 7 der sekundären Ringleitung 6 führt schließlich an einer weiteren Krümmung mit dem stromabwärtigen Endabschnitt 8 wieder in die Primärleitung 1 zurück, indem der stromabwärtige Endabschnitt 8 im Bereich des halbkreisförmigen Abschnitts 4 durch die Wand der Primärleitung 1 hindurchtritt. Dabei ragt das Ende des stromabwärtigen Endabschnitts 8 nur um eine kurze Strecke ins Innere der Primärleitung 1 hinein.
Die Anordnung ist so getroffen, daß die Mittellängsachsen des stromaufwärtigen Endabschnitts 5 und des stromabwärtigen Endabschnitts 8 der sekundären Primärleitung 6 mit den Mittellängsachsen der geradlinigen Abschnitte 2, 3 der Ringleitung 1 zusammenfallen.
Die sekundäre Ringleitung 6 enthält etwa in der Mitte des im wesentlichen U-förmigen Abschnitts eine Kupplung 9 zum Anschluß eines Dialysegerätes, das aus der sekundären Ringleitung 6 mit Permeat versorgt wird. Die Primärleitung 1 kann mit einer Drossel 10 versehen sein.
Bei der Anordnung gemäß 3 ist der stromaufwärtige Endabschnitt 5 der sekundären Ringleitung 6 wiederum konzentrisch innerhalb des geradlinigen Zulaufabschnitts 3 der Primärleitung 1 angeordnet, wie dies auch bei der Ausführungsform gemäß 4 der Fall ist. In 3 tritt der stromabwärtige Endabschnitt 8 wieder in einen Bereich in die Primärleitung 1 ein, in dem sich der Abschnitt 5 noch innerhalb der Primärleitung 1 befindet. Der stromabwärtige Endabschnitt 8 der Sekundärleitung 6 mündet dabei senkrecht in die Primärleitung 1 ein und schließt bündig mit deren Rohrwand ab. Die Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich darin von der in 1 abgebildeten Ausführungsform, daß der stromabwärtige Endabschnitt 8 so in die Primärleitung 1 einmündet, daß die Mittellängsachse des stromabwärtigen Endabschnitts 8 versetzt zu der Mittellängsachse des geradlinigen Abschnitts 2 der Primärleitung 1 ist.
Bei den in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen verläuft die Primärleitung geradlinig. Der stromaufwärtige Endabschnitt 5 der Sekundärleitung 6 verläuft zunächst ebenfalls geradlinig innerhalb der Primärleitung 1, bevor die sekundäre Ringleitung 6 dann in einem Bogenabschnitt 11 aus der Primärleitung 1 seitlich austritt. Der stromabwärtige Endabschnitt 8 mündet rechtwinklig zur Längserstreckung der Primärleitung 1 in deren Wand ein und schließt bündig mit dieser ab. 5 zeigt ebenso wie 6, daß der stromaufwärtige Endabschnitt 5 und der stromabwärtige Endabschnitt der sekundären Ringleitung 6 an den in den Figuren unteren Endabschnitten mit Anschlußstellen 12 für den sie verbindenden Abschnitt (nicht dargestellt) versehen sind, der mit einer nicht dargestellten Kupplung zum Anschluß eines Dialysegerätes versehen ist.
Während bei der Ausführungsform gemäß 5 der stromabwärtige Endabschnitt 8 der sekundären Ringleitung 6 in einem Bereich in die Primärleitung 1 einmündet, in dem sich noch der stromaufwärtige Endabschnitt 5 innerhalb der Primärleitung befindet, führt der stromabwärtige Endabschnitt 8 bei der Ausführungsform gemäß 6 stromabwärts der Austrittstelle des stromaufwärtigen Endabschnitts 5 zur Primärleitung 1 zurück.
Das in 7 dargestellte Fließschema der erfindungsgemäßen Reinstwasserversorgungsanlage enthält einen Rohwassereingang 12, aus dem das Rohwasser einem Vorlaufbehälter 13 zugeführt wird. Eine anschließende Hochdruckpumpe 14 führt das in dem Vorlaufbehälter 13 befindliche Wasser einer RO-Membran 15 zu, von der das durch die Membranfiltration gebildete Permeat in die Permeatringleitung 1 gelangt. Dabei durchströmt das Permeat ein Permeatrückschlagventil 16, ein Permeatvorlaufventil 17 und ein weiteres Permeatrückschlagventil 18.
Der nicht-gefilterte Teil des der Membran 15 zugeführten Wassers, das Konzentrat, wird nach Durchgang durch eine Konzentratdrossel 19 entweder wieder dem Vorlaufbehälter 13 zugeführt, oder aber als Abwasser abgeführt, wie das Fließschema zeigt.
Durch den Permeatvorlauf 20 gelang das Permeat zu den Entnahmestellen der Dialysegeräte 21, wobei das nicht entnommene Permeat in den Permeatrücklauf 22 weiterfließt. In die Permeatrücklaufleitung 20 sind ein Druckbehälter 23 mit einem UV-Strahler und eine Zirkulationspumpe 24 integriert.
Der Druckbehälter 23 ist mit einem Entlüftungsventil 25 versehen, durch das im Permeatrücklauf 22 mitgeführte Luft abgeführt wird, bevor das Permeat die Pumpe 24 erreicht.
Während des Dialysebetriebs wird das Permeat von dem Umkehrosmosegerät (RO-Gerät) geliefert und über den Permeatvorlauf 20, Permeatrücklauf 22, den UV-Strahler in dem Druckbehälter 23, die Rückschlagventile 26, 27, 28 und 29 wieder zurück in den Vorlaufbehälter 13 geführt. Dabei ist die Fließgeschwindigkeit im Permeatrücklauf 22 vom Verbrauch der Dialysemaschinen 21 und von der Permeatleistung des Umkehrosmosegerätes abhängig.
Zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und Verbesserung des Spülvorgangs geht jedem Spülvorgang in der betriebsfreien Zeit des RO-Gerätes eine Zirkulation über die Permeatringleitung voraus. Dabei ist das RO-Gerät nicht aktiv. Die Ventile 30 und 17 werden geöffnet, und die Pumpe 24 wird eingeschaltet. Zum Druckausgleich wird der Behälter 23 über das Ventil 30 belüftet. Die Dauer der Zirkulation kann fest vorgegeben werden. Das Permeat wird dabei mit garantierter Strömungsgeschwindigkeit über die UV-Lampe in dem Behälter 23 bis zur Anschlußstelle der Dialysemaschinen 21 zirkuliert, so daß eine im wesentlichen totraumfreie Leitungsführung vorhanden ist.
Zur Verbesserung des Freispülens von Keimen oder deren Brückstücke oder bei Erstspülung und Spülen nach einer Desinfektion wird folgendes Verfahren angewandt: Die Zirkulationspumpe 24 stoppt. Das RO-Gerät schaltet ein und spült eine vorher eingegebene Wassermenge über das Ventil 31 direkt in den Abfluß. Danach schließt das Ventil 31. Die Pumpe 14 wird jeweils 5 sek lang eingeschaltet, um auch die Pumpenanschlüsse zu spülen. Nach Erreichen des Spül-Sollvolumens endet das Spülverfahren.
Während des Spülens und des Versorgens der Dialysemaschinen mit Permeat wird der Füllstand in dem Druckbehälter bzw. Tank 23 auf dem Niveau N2 gehalten. Der Behälter steht dabei unter Druck.
Zum Druckausgleich wird während des Zirkulierens der Tank 23 zunächst durch Öffnen des Ventils 31 druckentlastet und danach mittels Öffnen des Ventils 30 und gleichzeitigem Betrieb der Pumpe 24 über den Vorlaufbehälter 13 auf das Niveau N1 entleert. Die Entleerung auf das Niveau N1 ist bei Beachtung der Höhenverhältnisse auch über das Ventil 31 möglich. Die Zirkulation findet bei geöffnetem Ventil 30 statt. Mittels Füllstandregelung des Behälters 23 und der Zirkulationspumpe 24 kann auch eine chemische Desinfektion der Ringleitung 1 ohne Einbeziehung des RO-Gerätes in der Weise durchgeführt werden, daß Desinfektionsmittel über die Pumpe 24 angesaugt wird, bis das Niveau N2 in dem Behälter 23 erreicht ist.

Claims

Reinstwasserversorgungsanlage für wenigstens ein, vorzugsweise mehrere Dialysegeräte einer Dialysestation, mit einem Umkehrosmosegerät (RO-Gerät), das Reinstwasser bzw. Permeat einen Permeat-Verteilungssystem zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Permeatleitung (18, 20) ein Behälter (23) und Komponenten zur Durchführung einer physikalischen Desinfektion und stromabwärts davon eine Zirkulationspumpe (24) eingefügt sind.
Reinstwasserversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur Durchführung einer physikalischen Desinfektion eine UV-Lampe enthalten.
Reinstwasserversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur Durchführung einer physikalischen Desinfektion einen Ozon-Reaktor enthalten.
Reinstwasserversorgungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur Durchführung einer physikalischen Desinfektion einen Reaktor für die elektrokatalytische Anreicherung von elementarem Sauerstoff enthalten.
Reinstwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationspumpe (24) eine Hochflußpumpe ist.
Reinstwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (23) mit einem Belüftungsventil versehen ist.
Reinstwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (23) mit den Komponenten zur Durchführung einer physikalischen Desinfektion und die Zirkulationspumpe (24) stromabwärts der Anschlußstelle des wenigstens einen Dialysegerätes (19) angeordnet sind.