DE10319196A1

DE10319196A1 - Dialyse-Anlage mit Zusatzpumpe

Info

Publication number: DE10319196A1
Application number: DE10319196A
Authority: DE
Inventors: Martin Heller
Original assignee: S MED MEDIZINTECHNIK GmbH; S-MED MEDIZINTECHNIK GmbH
Current assignee: S MED MEDIZINTECHNIK GmbH; S-MED MEDIZINTECHNIK GmbH
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2004-07-29
Also published as: DE10319221A1; DE10319220A1

Abstract

Bei einer Dialyse-Anlage, mit einem Umkehr-Osmose-Modul und mit einer als Ring bezeichneten Leitung, die als Verteiler zum Anschluss mehrerer Dialysegeräte dient, und mit einer ersten Pumpe zur Förderung von Weichwasser durch den Ring, schlägt die Erfindung vor, dass eine vom Ring separate Kurzschluss- oder Verbindungsleitung vorgesehen ist, welche von einem Ausgang des Umkehr-Osmose-Moduls zu einem Eingang des Umkehr-Osmose-Moduls führt, und in welcher eine Zusatzpumpe und eine Heizung vorgesehen sind, und dass Ventile vorgesehen und derart angeordnet sind, dass das Wasser durch das Umkehr-Osmose-Modul und die Verbindungsleitung sowie durch dazwischen angeordnete Leitungsabschnitte mittels der Zusatzpumpe im Kreislauf führbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dialyse-Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Dialyse-Anlagen sind aus der Praxis bekannt. Dabei kann eine Heißreinigung der Ringleitung vorgesehen sein. Aus hygienischen Gründen kann es vorteilhaft sein, auch die Membran des Umkehr-Osmose-Moduls heiß zu reinigen. Häufig jedoch ist es nicht vorgesehen, das Umkehr-Osmose-Modul in die Heißreinigung einzubeziehen, um die Membran dieser Einrichtung zu schonen und nicht den für eine heiße Reinigung erforderlichen Temperaturen und den bei der Heißreinigung ansonsten auftretenden Drücken auszusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage dahingehend zu verbessern, dass diese eine Heißreinigung der Membran ermöglicht, bei optimaler Schonung der Membran.

Diese Aufgabe wird durch eine Dialyse-Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, einen eigenen Heizkreislauf für die Membran zu ermöglichen. Hierzu ist eine Kurzschluss- oder Verbindungsleitung vorgesehen mit einer zusätzlichen, auch als „Booster" bezeichneten Pumpe. Die Förderrichtung dieser Pumpe ist vorzugsweise so gewählt, dass diese Pumpe zur selben Stelle der Umkehr-Osmose-Modul fördert wie die Hauptpumpe, welche den Kreislauf durch die Ringleitung sicherstellt. Durch die Verbindungsleitung entsteht ein kleiner „Membran-Kreislauf", der eine erheblich kürzere Strecke aufweist als der größere durch den Ring und die Hin- und Rücklei tungen verlaufende Kreislauf, durch den die übrige Heißreinigung erfolgt.

Innerhalb dieses kleineren „Membran-Kreislaufs" ist nicht nur die Zusatzpumpe, sondern auch eine Heizung vorgesehen. Temperatur- und Druckverhältnisse während der Heißreinigung des Umkehr-Osmose-Moduls können daher modulschonend eingestellt werden und die Heißreinigungsintervalle können für das Umkehr-Osmose-Modul unabhängig von der übrigen Heißreinigung des gesamten Rings gewählt werden, so dass die Heißreinigung des Umkehr-Osmose-Moduls auf wirtschaftlich und hygienisch möglichst vorteilhafte Weise betrieben werden kann.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine mit Zusatzpumpe und Heizung bestückte Leitung mit vergleichsweise geringem Aufwand auch bei einer bereits bestehenden Dialyse-Anlage nachgerüstet werden kann, sodass auf vergleichsweise preisgünstige Weise die zusätzliche Möglichkeit der Heißreinigung der Osmose-Membran geschaffen wird.

Abgesehen vom Heißreinigungsbetrieb kann die Zusatzpumpe vorteilhaft auch im Normal- oder Dialysebetrieb vorteilhaft genutzt werden: sie verstärkt dann die ohnehin durch die Hauptpumpe etablierte Strömung und ermöglicht eine starke Überströmung des Umkehr-Osmose-Moduls, so daß eine im Verhältnis zur entnommenen Permeatmenge große Wassermenge an der Membran des Umkehr-Osmose-Moduls vorbeigeführt werden kann. Dies ist insbesondere in kleineren Dialyse-Anlagen oder bei einem vergleichsweise geringen Abnahmebedarf an Permeat vorteilhaft, da die Bildung von Ablagerungen vermieden wird, wie sie ansonsten bei zu geringer Membranüberströmung auftreten kann. Da auch hierzu der kleine Kreislauf genutzt wird, der im Heißreinigungsbetrieb für das Umkehr-Osmose-Modul genutzt wird, wird in wirtschaftlich vorteilhafter Weise keine der großen Überströmungsmenge entsprechende große Frischwassermenge benötigt. Zudem wird dadurch, dass das Wasser in diesem geschlossenen Kreislauf geführt wird, in wirtschaftlich und energetisch vorteilhafter Weise der aufgebaute Druck beibehalten, da das Wasser nicht in einen drucklosen Zustand gerät, wie dies z. B. bei Rückführung in und erneute Entnahme aus einem drucklosen Vorratsbehälter der Fall wäre.

Insbesondere bei Neukonstruktionen von Dialyse-Anlagen besteht die Möglichkeit, die Heizung auch beispielsweise in der Hinleitung oder in der Rückleitung, jeweils zwischen der Umkehr-Osmose-Modul und der Verbindungsleitung anzuordnen, sodass auch auf diese Weise eine Beheizung des im kleinen „Membran-Kreislauf" geführten Wassers möglich ist.

Eine Abschottung dieses kleinen Kreislaufs gegenüber der größeren Ringleitung kann durch Ventile vorgesehen sein, die in den Hin- und Rückleitungen angeordnet sind. Ohne derartige Ventile ergibt sich durch die Beheizung des kleinen „Membran-Kreislaufs", dass eine Volumenausdehnung des beheizten Wassers innerhalb des großen Kreislaufs aufgefangen wird, wobei innerhalb des großen Kreislaufs üblicherweise, insbesondere wenn dort ohnehin eine Heißreinigung vorgesehen ist, ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, welches bei Überschreitung eines vorbestimmten Druckes öffnet. Wenn die beiden vorgenannten Ventile vorgesehen sind, um den kleinen „Membran-Kreislauf" gegenüber dem größeren Kreislauf abzuschotten, so ist vorzugsweise auch innerhalb dieses kleinen Kreislaufs ein derartiges Sicherheitsventil vorgesehen, um bei der durch die Beheizung erfolgenden Volumenvergrößerung des Wassers die Entstehung unzulässig hoher Drücke zu vermeiden.

In der einfachsten Ausgestaltung kann die Anlage ohne derartige Ventile ausgestaltet sein. Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, die Hauptpumpe mit vergleichsweise geringer Leistung fördern zu lassen. Auf diese Weise wird unterstützt, dass an der Membran vorbeigeführtes Weichwasser nicht vollständig im Kreislauf durch die Verbindungsleitung geführt wird, sondern ein Überschuss dieses Wassers, entsprechend der Förderleistung der Hauptpumpe, gelangt durch die Hinleitung in den größeren Kreislauf der Ringleitung, sodass dieses Wasser innerhalb des größeren Kreislaufs durch die erwähnte Heizung, die zur Membran-Heißreinigung dient, erwärmt wird.

Diese Erwärmung kann vorgesehen sein, um die für eine Heißreinigung des großen Kreislaufs vorgesehene Heizung zu unterstützen.

Die Hauptpumpe und die für den kleinen Kreislauf vorgesehene Zusatzpumpe können vorzugsweise beide frequenzgesteuert sein, um die Strömungsverhältnisse und geförderten Wasservolumina optimal aufeinander abzustimmen. Die Heizung innerhalb des kleinen Kreislaufs kann vorzugsweise mit einem Zwei-Punkt-Regler angesteuert werden, um ein vorgegebenes Temperaturniveau möglichst zuverlässig einzuhalten, mit welchem die Membran heißgereinigt werden soll.

Wenn ohnehin eine Heißreinigung der Dialyse-Anlage vorgesehen ist, mit einer Hauptheizung und wobei das Heißwasser durch die Hauptpumpe über den großen Kreislauf, nämlich durch die Ringleitung, gefördert wird, so ist vielfach bei derartigen Anlagen eine Heißreinigung der Membran der Umkehr-Osmose-Einheit nicht vorgesehen. Erfindungsgemäß ist eine Heißreinigung der Permeatleitung bis zum Ringheißreinigungskonzept ermöglicht, sodass ein besonders hoher Hygienestandard eingehalten werden kann.

Zur Schonung der Membran kann vorgesehen sein, dass nach deren Heißreinigung die Förderrichtung der Zusatzpumpe in der Verbindungsleitung umgekehrt wird. In diesem Fall saugt diese Zusatzpumpe das Wasser aus der Rückleitung, welche von der Ringleitung zur Umkehr-Osmose-Modul strömt und fördert dieses quasi im Kurzschluss zur Hinleitung, sodass zwar ein großer Kreislauf für die Heißreinigung bewirkt wird, der sämtliche Leitungsabschnitte bis sehr nahe an die Umkehr-Osmose-Modul heran einbeziehen kann, wobei allerdings nur ein geringer Anteil des aufgeheizten Wassers an der Membran der Umkehr-Osmose-Modul entlang strömt, sodass diese geschont wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 allgemein eine lediglich ausschnittsweise dargestellte Dialyse-Anlage bezeichnet, mit einem Umkehr-Osmose-Modul 2. Von diesem Modul 2 führt eine Permeatleitung als Hinleitung 3 zu einer Anschlussstelle 4, wo die Hinleitung 3 an einen Ring 5 anschließt, der als Verteilerleitung dient und mehrere Anschlussstellen 6 zum Anschluss von Dialysegeräten aufweist, also von Verbrauchern, welche das Permeat des Umkehr-Osmose-Moduls 2 verbrauchen.
Der Ring 5 schließt über eine Anschlussstelle 7 an eine Rückleitung 8 an, über welche das nicht verbrauchte Permeat in einen Behälter 9 zurückgeführt wird. Der Behälter 9 ist als offener druckloser Behälter ausgestaltet und wird über eine Zulaufleitung 10 mit Frischwasser befüllt. Diese Zulaufleitung 10 ist über ein erstes Ventil Y1 absperrbar. Das zugeführte Frischwasser wird durch einen Vorfilter von Kleinstpartikeln, zum Beispiel größer als 5 Mikrometer, gereinigt, anschließend wird das Frischwasser durch einen Qualitätssensor QA 1 auf die Wasserhärte überprüft.
Innerhalb des Behälters 9 wird der Wasserpegel durch einen Drucksensor PI 1 überprüft, der als Differenzdrucksensor ausgestaltet ist und einerseits den Umgebungs-Luftdruck und andererseits den durch die Wassersäule innerhalb des Behälters 9 anliegenden Druck berücksichtigt. Weiterhin wird das im Behälter 9 befindliche Frischwasser durch ein Qualitätssensor QI 1 überprüft, beispielsweise auf seine elektrische Leitfähigkeit. Ein Temperatursensor TI 2 hilft sicherzustellen, dass kritische Temperaturwerte innerhalb des Behälters 9 nicht überschritten werden.
Die gesamte Auswerte- und Steuerelektronik ist in der rein schematischen und ausschnittsweisen Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
Vom Behälter 9 gelangt das Frischwasser zum Umkehr-Osmose-Modul 2 mittels einer Frischwasserleitung 11; es wird dem Umkehr-Osmose-Modul 2 entweder durch eine Pumpe 1 oder durch eine Pumpe 2 zugeführt, die in zwei unterschiedlichen Leitungssträngen angeordnet sind, wobei jeder dieser beiden Leitungsstränge durch ein Hand-Absperrventil HA 1 bzw. H 2 absperrbar ist. Auf diese Weise kann ein derartiger Leitungsstrang zur Wartung der entsprechenden Pumpe 1 oder Pumpe 2 abgesperrt werden. Eine Durchströmung dieses abgesperrten Leitungsstranges aufgrund der Arbeitsweise der jeweils anderen Pumpe ist durch ein entsprechendes Rückschlagventil ausgeschlossen, welches in jedem dieser beiden Leitungsstränge vorgesehen ist und eine Durchströmung nur in der von der Pumpe erzeugten Strömungsrichtung ermöglicht.
Während das aus dem Umkehr-Osmose-Modul 2 austretende Permeat den beschriebenen Kreislauf durch die Hinleitung 3 den Ring 5, die Rückleitung 8 und wieder in den Behälter 9 ausführt, gelangt das Konzentrat aus dem Umkehr-Osmose-Modul 2 in eine Konzentratleitung 12, wobei durch einen Durchfluss-Sensor FI 2 die ausreichende Überströmung des Umkehr-Osmose-Moduls 2 überwacht wird. Eine gewisse Konzentratmenge wird in einen Abfluss 14 verworfen, wobei diese Menge durch einen Fluss-Sensor FI 3 ermittelt wird. Die zu verwerfende Menge kann auf einfache Weise bestimmt werden:
Die Konzentratleitung 12 zweigt sich in drei Arme 15 auf, wobei jeder Arm 15 mit einem eigenen, und zwar mit jeweils unterschiedlichen, Durchfluss-Regelventilen 16 versehen ist. Dies kann beispielsweise in Form von Querschnittsverengungen der entsprechenden Arme 15 ausgestaltet sein. Durch wahlweise Absperrung bzw. Freischaltung der Arme 15 mittels Magnetventilen 17 kann durch Freischaltung eines der drei Arme 15 oder eine Kombination von zwei der drei Armen 15 sowie durch eine Freischaltung sämtlicher Arme 15 eine Vielzahl unterschiedlicher Durchflussmengen bestimmt werden, welche in den Abfluss 14 verworfen werden soll, sodass sich die Verwurfmenge an die Wasserqualität anpassen lässt bzw. die Wasserqualität durch Beeinflussung der Verwurfmenge in dem gewünschten Qualitätsbereich gehalten werden kann.
Zwischen der Konzentratleitung 12 und der Frischwasserleitung 11 ist eine Kurzschluss- bzw. Verbindungsleitung 18 vorgesehen. In dieser ist eine Zusatzpumpe 19 vorgesehen sowie eine Heizung 20. Ein Rückschlagventil 21 stellt sicher, dass die Verbindungsleitung 18 nur in Förderrichtung der Zusatzpumpe 19 durchströmt werden kann, also in der Richtung, in welcher das die Verbindungsleitung 18 durchströmende Wasser dem Eingang des Umkehr-Osmose-Moduls 2 zugeführt wird. In der Verbindungsleitung 18 sind ein Absperrventil Y 6 sowie ein Druckwächter PC 5 vorgesehen.
Im Normalbetrieb bzw. Dialysebetrieb kann die Zusatzpumpe 19 die Überströmung des Umkehr-Osmose-Moduls 2 unterstützen und damit ohne Druckerhöhung die an der Membran vorbeifließende Wassermenge vergrößern, so dass auch bei geringen Permeat-Abnahmemengen eine Selbstreinigung der Membran aufrecht erhalten werden kann und eine Zirkulation einer großen Wassermenge die Anlagerung von Verunreinigungen im Bereich des Umkehr-Osmose-Moduls 2 verhindert. Im Heißreinigungsbetrieb kann das Absperrventil Y 6 gesperrt werden, sodass die Zusatzpumpe 19 nicht zum Eingang der Pumpe 1 oder der Pumpe 2 fördert, sondern vielmehr durch einen Leitungsabschnitt 22 direkt zum Eingang des Umkehr-Osmose-Moduls 2. Die Heizung 20 ist dabei eingeschaltet, sodass ein Heißreini gungsbetrieb innerhalb eines sehr kleinen Kreislaufs ermöglicht wird:
Das heiße Wasser tritt durch das Umkehr-Osmose-Modul 2, gelangt am Konzentratauslass aus diesem Modul 2 in die Konzentratleitung 12 und von dieser wieder in die Heizung 20 und in die Zusatzpumpe 19. Zu diesem Zweck sind die drei Magnetventile 17 in der Konzentratleitung 12 bzw. in deren drei Armen 15 gesperrt, sodass ein Großteil der Konzentratleitung 12 nicht durchströmt wird, sondern sich vielmehr der vorerwähnte kleine Kreislauf für die Membran-Heißreinigung ergibt.
In an sich bekannter Weise sind in der Dialyse-Anlage 1 zur Qualitätskontrolle des Wassers und zur Funktionskontrolle der Anlage folgende Elemente vorgesehen:
In der Hinleitung 3 sind ein Drucksensor PI 2 und ein kombinierter Qualitäts/Temperatursensor QI 2 & TI 1 sowie ein als „Ringsperre" bezeichnetes Absperrventil Y 2 vorgesehen. In der Rückleitung 8 sind ein Filtersieb, ein Druckwächter PC 2, ein Temperatursensor TI 3 sowie ein Durchflusssensor FI 1 vorgesehen. Das Filtersieb ist dabei grobmaschiger ausgestaltet als der Vorfilter in der Zulaufleitung 10.
Eine Entlastungsleitung 23 ist zwischen der Hinleitung 3 und der Rückleitung 8 vorgesehen und mit einem Druckwächter PC 1 versehen. Falls sich ein unzulässig hoher Druck aufbauen sollte, kann der Ring 5 und der daran angeschlossenen Dialysegeräte vor den Auswirkungen eines derartigen unzulässig hohen Druckes geschützt werden:
Der auch als „Ringwächter" bezeichnete Druckregler PC 1 öffnet bei derartigen Druckspitzen, sodass das Wasser durch die Entlastungsleitung 23 direkt zur Rückleitung 8 und in den Behälter 9 geführt wird, ohne den Ring 5 und die daran angeschlossenen Geräte zu belasten.
Bei der dargestellten Dialyse-Anlage 1 ergibt sich ein thermischer Produktmengenausgleich im Winter, sodass auch hierdurch die Anlage geschont und vor unzulässigen Druckspitzen geschützt ist.

Claims

Dialyse-Anlage, mit einem Umkehr-Osmose-Modul, und mit einer als Ring bezeichneten Leitung, die als Verteiler zum Anschluss mehrerer Dialysegeräte dient, und mit einer ersten Pumpe zur Förderung von Weichwasser durch den Ring, dadurch gekennzeichnet, dass eine vom Ring (5) separate Kurzschluss- oder Verbindungsleitung (18) vorgesehen ist, welche von einem Ausgang des Umkehr-Osmose-Moduls (2) zu einem Eingang des Umkehr-Osmose-Moduls (2) führt, und in welcher eine Zusatzpumpe (7) und eine Heizung (8) vorgesehen sind, und dass Ventile (Y6, 17) vorgesehen und derart angeordnet sind, dass das Wassers durch das Umkehr-Osmose-Modul (2) und die Verbindungsleitung (18) sowie durch dazwischen angeordnete Leitungsabschnitte (22) mittels der Zusatzpumpe (19) im Kreislauf führbar ist.
Dialyse-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ventile (Y6, H1, H2) vorgesehen und derart angeordnet sind, dass die Verbindungsleitung (18) mit der Zusatzpumpe (7) zu der ersten Pumpe (Pumpe 1, Pumpe 2) in Reihe schaltbar ist.