DE2737121A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING PYROGEN-FREE STERILE WATER - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING PYROGEN-FREE STERILE WATERInfo
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Description
Patentanwälte
Dipl.-Ing. V?. BeyerPatent attorneys
Dipl.-Ing. V ?. Beyer
Dipl.-Wirtsch.-1ης.ß.Jochem Frankfurt/Main Staufenstr. 36Dipl.-Wirtsch.-1ης.ß.Jochem Frankfurt / Main Staufenstr. 36
Herr Erich AlhäuserMr. Erich Alhäuser
Am Hölzeberg 2Am Hölzeberg 2
5412 Ransbach-Baumbach 5412 Ransbach-Baumbach
"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen pyrogenfreien sterilen Wassers.""Method and apparatus for making pyrogen-free sterile water."
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen pyrogenfreien sterilen Wassers für insbesondere Injektionsund Infusionslösungen sowie Augenarzneien aus Trink- oder sonstigem Rohwasser sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for producing pyrogen-free sterile water, in particular for injection and Infusion solutions and eye drugs from drinking or other raw water and a device for implementation this procedure.
Die Herstellung pyrogenfreien sterilen Wassers auf klassischem Wege durch Destillation erfordert eine mehrfache Wiederholung des Destillationsvorgangs, was apparativ aufwendig und energieverschwendend ist. Durch einmaliges Destillieren läßt sich hingegen die gewünschte Pyrogenfreiheit, d.h. die Freiheit des gewonnenen Brauchwassers an krankheitserregenden Stoffen, wie sie insbesondere für die obengenannten Anwendungszwecke gefordert wird, nicht erzielen.The production of pyrogen-free sterile water in the traditional way by distillation requires a multiple Repetition of the distillation process, which is expensive in terms of equipment and wastes energy. By unique On the other hand, the desired freedom from pyrogens can be distilled, i.e. the freedom of the process water obtained pathogenic substances, as required in particular for the above-mentioned purposes, do not achieve.
Es ist darüber hinaus bekannt, steriles Wasser unter Verwendung von Ionenaustauschern und Membran- oder Tiefenfiltern von solcher Porenfreiheit herzustellen, daß in diesen Filtern Keime und Partikel abgeschieden werden. Wenn die Porenweite der Filter kleiner als 0,22 "um ist, entsteht auf diese Weise It is also known to produce sterile water using ion exchangers and membrane or depth filters with such freedom from pores that germs and particles are deposited in these filters. If the pore size of the filter is less than 0.22 "µm, this will result
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eine sterile Flüssigkeit. Keime haben jedoch die Eigenschaft, sich an derartigen Membranen festzusetzen, sich dort zu vermehren und die Membranen schließlich "aufzufressen", was man als "Durchwachsen der Keime" bezeichnet. Ist nur ein einziger Keim durch die Membran hindurchgedrungen, muß das gesamte System erneuert werden. Darüber hinaus sind solche Membranoder Tiefenfilter nicht in der Lage, auch krankheitserregende Stoffe in ausreichendem Maße zurückzuhalten.a sterile liquid. However, germs have the property of attaching themselves to such membranes, multiplying there and finally "eating up" the membranes, which is what they do referred to as "growth of the germs". If only a single germ has penetrated the membrane, the whole must System to be renewed. In addition, such membrane or depth filters are not able to hold back pathogenic substances to a sufficient extent.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, das bzw. die unter Vermeidung der apparativ aufwendigen und Energie vergeudenden Mehrfach-Destillation pyrogenfreies steriles Wasser liefert.The object of the invention is to provide a method and a device for carrying it out, which pyrogen-free sterile, while avoiding the complex and energy-wasting multiple distillation Water supplies.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß das Rohwasser auf erhöhtem Druck gebracht und nach Vorfiltration und Ionenaustausch einer Umkehr-Osmose unterworfen wird, deren Permeat als steriles Wasser abziehbar ist, während das Konzentrat dem Rohwasser vor der Druckerhöhung wieder zugesetzt wird.According to the invention, this object is achieved in terms of the method in that the raw water is brought to increased pressure and is subjected to a reverse osmosis after prefiltration and ion exchange, the permeate of which can be withdrawn as sterile water, while the concentrate is added again to the raw water before the pressure increase.
Die Erfindung nützt die an sich bekannte Eigenschaft des Diffusionseffektes bei der Umkehr-Osmose, pyrogene Stoffe zurückzuhalten, und verknüpft diese Eigenschaft mit derThe invention makes use of the property, known per se, of the diffusion effect in reverse osmosis, pyrogenic substances withhold, and links this property with the vorausgehenden bekannten Abscheidung mineralischer Stoffeprior known deposition of mineral substances
ausreichendsufficient
im Ionenaustausch, die durch die Umkehr-Osmose r.ichy möglich ist, wobei mit der Rückführung des bei der Umkehr-Osmose anfallenden Konzentrats Keime und Partikel, die beim Ionenaustausch anfallen, sofort weitergeleitet und zum Ausgangspunkt des Verfahrens zurückgeführt werden, wo sie durch die Vorfiltration zurtfckgehaltei und dadurch aus dem erneut umlaufenden Wasser abgeschieden werden.in the ion exchange, which is possible through the reverse osmosis r.ichy, with the return of the in the reverse osmosis Accruing concentrate germs and particles that arise during the ion exchange are immediately forwarded and returned to the starting point of the process, where they are processed by the Pre-filtration back-up and thus separated from the again circulating water.
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Mit der Druckerhöhung des Rohwassers ist naturgemäß eine gewisse Temperatursteigerung verbunden, die durch die erneute Einleitung des Konzentrats in den Wasserumlauf zu einem unerwünschten Aufschaukeln der Temperatur im System führen könnte. Um dies zu vermeiden, wird nach einem ersten Ausgestaltungsmerkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens die bei der Druckerhöhung des Rohwassers entstehende Härme durch Erhöhung der verwendeten Rohwassermenge und gedrosselte Ableitung des überschüssigen Rohwassers nach der Druckerhöhung abgeführt.With the increase in pressure of the raw water there is naturally a certain increase in temperature, which is caused by the reintroduction of the concentrate into the water circulation leads to an undesirable increase in the temperature in the system could lead. In order to avoid this, according to a first design feature of the method according to the invention the heat generated by increasing the pressure of the raw water by increasing the amount of raw water used and throttled Discharge of the excess raw water removed after the pressure increase.
Die Vorfiltration des Rohwassers vor dem Ionenaustausch kann an sich auf beliebige Weise erfolgen. Besonders zweckmäßig ist jedoch die Vornahme der Vorfiltration wenigstens teilweise durch eine weitere Umkehr-Osmose, deren Permeat dem Ionenaustausch unterzogen wird, während dabei anfallendes Konzentrat dem Rohwasser vor der Druckerhöhung wieder zugesetzt wird. Dabei läßt sich die Wärmeabführung vorteilhafterweise dadurch bewerkstelligen, daß ein Teil des Konzentrats ^öer für die Vorfiltration verwendeten Umkehr-Osmose als Abfjyrsser abgeleitet wird.The prefiltration of the raw water before the ion exchange can be done in any way. Particularly useful however, the pre-filtration is carried out at least partially by a further reverse osmosis, its permeate is subjected to the ion exchange, while the resulting concentrate is returned to the raw water before the pressure increase is added. The heat dissipation can be advantageously accomplish that part of the concentrate ^ öer used for the prefiltration reverse osmosis as Abfjyrsser is derived.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch die Reihenschaltung einer Pumpe, eines Vorfilters, mindestens eines Ionenaustauschgeräts und eines Umkehr-Osmosegeräts, dessen Konzentratausgang über ein Rückschlagventil mit dem Pumpeneingang verbunden ist, wobei die Membran des Umkehr-Osmosegeräts so ausgewählt ist, daß sie pyrogene Stoffe an der durch sie erfolgenden Diffusion hindert. Zweckmäßig zweigt dabei hinter der Pumpe eine über eine Drossel geführte Abflußleitung ab, über welche ständig ein Teil dee in der A device for carrying out the above-described method is characterized according to the invention by the series connection of a pump, a prefilter, at least one ion exchange device and a reverse osmosis device, the concentrate outlet of which is connected to the pump inlet via a check valve, the membrane of the reverse osmosis device being selected in this way that it prevents pyrogenic substances from diffusing through them. Appropriately branches off behind the pump an outflow line guided through a throttle , through which part of the dee is constantly in the
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Pumpe erwärmten Wassers bei entsprechender Erhöhung des Rohwasserzulaufs abgeführt wird.Pump heated water with a corresponding increase in Raw water inlet is discharged.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Vorfilter von einem zweiten Umkehr-Osmosegerät gebildet, dessen Permeatausgang an das Ionenaustausch ge rät angeschlossen ist und dessen Konzentratausgang über ein Rückschlagventil mit dem Pumpeneingang verbunden ist. Die oben erwähnte Abführung der in der Pumpe erzeugten Wärme wird in diesem Fall zweckmäßig dadurch erhalten, daß der Konzentratausgang des zweiten Umkehr-Osmosegeräts über eine Drossel mit einem Abwasserauslaß verbunden ist, wobei vor dieser Drossel die gleichfalls eine Drossel enthaltende Verbindungsleitung zum Pumpeneingang abzweigt.In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the prefilter is from a second reverse osmosis device formed, whose permeate outlet to the ion exchange device is connected and its concentrate outlet is connected to the pump inlet via a non-return valve is. The above-mentioned dissipation of the heat generated in the pump is expediently obtained in this case by that the concentrate outlet of the second reverse osmosis device is connected to a waste water outlet via a throttle, the connecting line, which also contains a throttle, branches off to the pump inlet upstream of this throttle.
Um einen ausreichenden Durchsatz pyrogenfreien sterilen Wassers durch das erste Umkehr-Osmosegerät sicherzustellen, ist nach einem anderen Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Verbindungsleitung zwischen dem Konzentratausgang des ersten Umkehr-Osmosegeräts und dem Pumpeneingang eine Drossel angeordnet.To ensure a sufficient throughput of pyrogen-free sterile water through the first reverse osmosis device, is according to another feature for the advantageous embodiment of the device according to the invention in the connecting line between the concentrate outlet of the first reverse osmosis device and a throttle arranged at the pump inlet.
Es leuchtet ein, daß die vorerwähnten Drosseln das Mengenverhältnis von Permeat zu Konzentrat in den Umkehr-Osmosegeräten bezw. das Mengenverhältnis von Abwasser zu rückgeführtem Konzentrat bestimmt wird. Um diese Verhältnisse zu optimieren, sieht ein weiteres Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung vor, wenigstens einen Teil der Drosseln It is clear that the aforementioned throttles BEZW the quantitative ratio of permeate to concentrate in the reverse osmosis devices. the quantitative ratio of wastewater to recycled concentrate is determined. In order to optimize these conditions , a further design feature of the invention provides at least some of the throttles
einstellbar auszubilden.train adjustable.
Es leuchtet ein, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage ist,kontinuierlich pyrogenfreies steriles Wasser It is evident that the device according to the invention is capable of continuously supplying pyrogen-free sterile water
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als Permeat des erstgenannten Umkehr-Osmosegeräts zu liefern. Sofern dieses Wasser nicht auch ständig verbraucht wird, wirft seine Bevorratung besondere Probleme auf : Es müßten nämlich dafür besondere Vorratsgefäße aus/chemikalienbeständigem Glas der hydrolytischen Klasse 1 verwendet werden, für die außerdem eine sterile Be- und Entlüftung vorgesehen werden müßte. Würde hingegen die Vorrichtung abgeschaltet werden, würden sich Keime und organische Substanzen lawinenartig vermehren, was verständlicherweise verhindert werden muß. Um demgemäß die Vorrichtung auch ohne den besonderen Aufwand für Vorratsgefäße kontinuierlich betreiben zu können, sieht ein besonderes Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung vor, daß der Permeatausgang des ersten Umkehr-Osmosegeräts mit einem Absperrventil versehen wird, von dem eine Rückführleitung mit einem darin enthaltenen Rückschlagventil zum Pumpeneingang abzweigt. Solange das Absperrventil geschlossen ist, kehrt über diese Leitung das Permeat des ersten Umkehr-Osmosegeräts wieder zum Ausgangspunkt des Prozeßes zurück und durchläuft das System unter entsprechender Verminderung der benötigten Rohwassermenge von neuem.to be supplied as permeate of the first-mentioned reverse osmosis device. Unless this water is constantly used, its storage raises special problems: it would have to be special storage vessels made of / chemical-resistant Glass of hydrolytic class 1 can be used, for which sterile ventilation is also provided would have to. If, on the other hand, the device were switched off, germs and organic substances would avalanche increase what understandably must be prevented. Accordingly, the device without the special To be able to continuously operate expenditure for storage vessels provides a special design feature of the invention, that the permeate outlet of the first reverse osmosis device with a shut-off valve is provided, from which a return line with a check valve contained therein branches off to the pump inlet. As long as the shut-off valve is closed, The permeate of the first reverse osmosis device returns via this line to the starting point of the process and passes through the system again with a corresponding reduction in the required amount of raw water.
Noch ein weiteres Ausgestaltungsmerkmal sieht vor, dem Ionenaustauschgerät eine oder mehrere mechanische Filter zum Abscheiden der vom Ionenaustauschgerät anfallenden Verunreinigungen oder Partikeln nachzuschalten, wodurch vermieden wird, daß die hochempfindliche Membran des ersten Umkehr-Osmosegeräts damit beaufschlagt und beansprucht bzw. auf die Dauer mechanisch zerstört wird.Yet another design feature provides for one or more mechanical filters for the ion exchange device Subsequent separation of the impurities or particles from the ion exchange device, which avoids that the highly sensitive membrane of the first reverse osmosis device is acted upon and stressed or mechanically in the long term gets destroyed.
Je nach den örtlichen Verhältnissen kann der Druck des Rohwassers in der Rohwasserzuleitung - für gewöhnlich der kommunalen Trinkwasserleitung - sehr unterschiedlich sein. Da andererseits der Wasserüberdruck in der Konzentratkammer des zweiten Umkehr-Osmosegeräts mit Rücksicht auf dessen Membran keinen zu hohen Wert haben und demgemäß die Pumpe keinen zu hohen Wasserdruck liefern darf, besteht die Gefahr, daß bei zu hohem Druck in derDepending on the local conditions, the pressure of the raw water in the raw water supply line - usually the communal Drinking water pipe - can be very different. On the other hand, there is the excess water pressure in the concentrate chamber of the second reverse osmosis device with regard to its membrane, do not have too high a value and accordingly the pump does not have too high a water pressure May deliver, there is a risk that if the pressure is too high in the
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Rohwasserzuleitung keine ausreichende Rückführung des unter nur noch geringen überdruck stehenden Konzentrats aus dem ersten Umkehr-Osmosegeräts zum Pumpeneingang erfolgt. Um diese Gefahr auszuschließen, ist in der Rohwasserzuleitung zweckmäßig ein Druckminderventil angeordnet, das für einen begrenzten Rohwasserdruck am Pumpeneingang sorgt. Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung dieser Gefahr besteht in der Anordnung eines drucklosen Sumpfes, aus dem die Pumpe saugt und in den sowohl die Rohwasserleitung als auch die Rückführleitungen aus den Konzentratkammern münden, wobei wenigstens die Einmündung der Rohwasserleitung über eine Luftstrecke erfolgt.Raw water supply insufficient return of the concentrate, which is only under slight overpressure, from the first reverse osmosis device to the pump inlet. In order to rule out this risk, it is advisable to use the raw water supply line a pressure reducing valve is arranged, which ensures a limited raw water pressure at the pump inlet. Another possibility to avoid this risk, there is a pressure-free sump, from which the pump sucks and into the both the raw water pipe as well as the return pipes from the Concentrate chambers open out, at least the confluence of the raw water pipe taking place via an air gap.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Vorrichtung zu seiner Durchführung näher erläutert.The method according to the invention is described below with reference to a device shown for example in the drawing explained in more detail about its implementation.
In der Zeichnung ist mit Io eine Rohwasserzuleitung bezeichnet, durch welche Trinkwasser oder sonstiges Rohwasser über ein Druckminderventil 12, ein mechanisches Vorfilter 14 und ein Rückschlagventil 16 einer Pumpe 18 zugeführt wird, die das im Druckminderventil auf einem Druck von beispielsweise 1 Bar gehaltene Rohwasser auf einen Druck von beispielsweise 14 Bar i:i der Pumpen aus gangs leitung 2o bringt. Die Ausgangsleitung 2o der Pumpe 18 mündet in die Konzentratkammer 22 eines Umkehr-Osmosegeräts 24, das eine die Konzentratkammer 22 von einer Permeatkammer 26 trennende Membran 28 enthält.In the drawing, Io denotes a raw water supply line, through which drinking water or other raw water via a pressure reducing valve 12, a mechanical pre-filter 14 and a check valve 16 is fed to a pump 18, which in the pressure reducing valve to a pressure of, for example Raw water held at 1 bar to a pressure of, for example, 14 bar i: i of the pumps output line 2o. The exit line 2o of the pump 18 opens into the concentrate chamber 22 of a reverse osmosis device 24, one of which is the concentrate chamber 22 from a permeate chamber 26 separating membrane 28 contains.
Von der Konzentratkammer 22 des Umkehr-Osmosegeräts 24 führt eine Konzentratleitung 3o zu einem Verzweigungspunkt 32, von dem einmal eine Abflußleitung 34 mit einer darin enthaltenen einstellbaren Drossel 36 abzweigt. Weiterhin führt vom Verzweigungspunkt 32 eine einstellbare Drossel 38 sowie ein A concentrate line 3o leads from the concentrate chamber 22 of the reverse osmosis device 24 to a branch point 32, from which a discharge line 34 branches off with an adjustable throttle 36 contained therein. Furthermore, an adjustable throttle 38 leads from the branch point 32 as well
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Rückschlagventil 4o enthaltende Rückführleitung 42 zu einer Einmündungsstelle 44 in der Rohwasserzuleitung zwischen dem Rückschlagventil 16 und der Pumpe 18.Check valve 4o containing return line 42 to a Confluence point 44 in the raw water supply line between the check valve 16 and the pump 18.
Von der Permeatkammer 26 des Umkehr-Osmosegeräts 24 führt eine Permeatleitung 46 über zwei hintereinander geschaltete Ionenaustauschgeräte 48, 5o sowie eine oder mehrere mechanische Filter 52 zu der Konζentratkammer 54 eines weiteren Umkehr-Osmosegeräts 56, das mit einer die Diffusion pyrogener Stoffe verhindernden Membran 5 8 zur Abtrennung der Konzentratkammer 54 von einer Permeatkammer 6o versehen ist. Die Verwendung von zwei hintereinander geschalteten Ionenaus tausch ge raten 48, 5o hat den Vorteil, jeweils eines dieser Geräte ohne Unterbrechnung des Ionenaustausche regenerieren zu können, was nach einer bestimmten Betriebszeit unvermeidlich ist.From the permeate chamber 26 of the reverse osmosis device 24 leads a permeate line 46 via two connected in series Ion exchange devices 48, 50 and one or more mechanical filters 52 for the concentrate chamber 54 of another Reverse osmosis device 56, which with a diffusion of pyrogenic substances preventing membrane 5 8 to separate the Concentrate chamber 54 is provided by a permeate chamber 6o. The use of two successive ion exchange rates 48, 50 has the advantage of being able to regenerate one of these devices without interrupting the ion exchange, which occurs after a certain operating time is inevitable.
Von der Konzentratkammer 54 des Umkehr-Osmosegeräts 56 führt eine Konzentratleitung 62 über eine einstellbare Drossel 64 und ein Rückschlagventil 66 zur Einmündungsstelle 44 in der Rohwasserzuleitung zwischen dem dortigen Rückschlagventil 16 und der Pumpe 18. Von der Permeatkammer 6o des Umkehr-Osmosegeräts 56 führt eine Permeatleitung 68 über ein Absperrventil 7o zum Verbraucher. Vor dem Absperrventil 7o zweigfxifn Rückschlagventil 72 enthaltene Leitung 74 ab und mündet bei 76 in die Konzentratleitung 62 zwischen der Drossel 64 und dem Rückschlagventil 66.A concentrate line 62 leads from the concentrate chamber 54 of the reverse osmosis device 56 via an adjustable throttle 64 and a check valve 66 to the confluence point 44 in the raw water supply line between the check valve 16 there and the pump 18. A permeate line leads from the permeate chamber 6o of the reverse osmosis device 56 68 via a shut-off valve 7o to the consumer. Line 74 contained in front of the shut-off valve 7o is branched x ifn check valve 72 and opens at 76 into the concentrate line 62 between the throttle 64 and the check valve 66.
vorzugsweise Die Kapazität des Umkehr-Osmosegeräts 24 ist/wesentlich größer als beispielsweise dreimal so groß wie die Kapazität des Umkehr-Osmosegeräts 56. Preferably, the capacity of the reverse osmosis device 24 is / is substantially greater than, for example, three times the capacity of the reverse osmosis device 56.
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Des weiteren werden die Drosseln 36, 38, 64 so eingestellt, daß die Menge an Konzentrat, die die Umkehr-Osmosegeräte 24, 56 verläßt, wesentlich größer als, beispielsweise doppelt bis dreifach so groß wie die austretende Menge an Permeat ist. Dabei ergeben sich beispielsweise folgende Strömungsmengen in den einzelnen Leitungen : Es sei angenommen, daß das Absperrventil 7o zur Entnahme von pyrogenem sterilen Brauchwasser aus der Peiteatkammer 6o des Umkehr -Osmose ge räts 56 geöffnet ist und die gesamte Vorrichtung so ausgelegt ist, daß die abgezogene Menge Brauchwasser dabei 12 l/h (Liter/Stunde) beträgt. Die dafür benötigte Menge an Rohwasser beträgt mit Rücksicht auf die Kühlung der Pumpe dann beispielsweise das Vierfache, nämlich 4 8 l/h in der Rohwasserleitung lo, von welcher 36 l/h über die Abflußleitung 34 wieder abgeführt werden. Die die Pumpe 18 und das Umkehr-Osmosegerät 24 durchsetzende Wassermenge ist jedoch infolge der Rückleitung von Konzentrat aus,dem Umkehr-Osmosegerät 24 über die Rückführleitung 4 2 und von Konzentrat aus dem Umkehr-Osmosegerät 56 über die Rückleitung 6 2 zur Einmündungsstelle 44 in der Rückwasserleitung Io wesentlich größer und beträgt Io8 l/h, von denen 72 l/h die Konzentratkammer 22 des Umkehr-Osmosegeräts 24 über die Konzentratleitung 3o verlassen. Die Hälfte dieser Menge, nämlich 36 l/h,wird über die Rückführleitung 4 2 in die Rohwasserzuleitung Io wieder zurückgeführt, während die restlichen 36 l/h das System über die Drossel 36 und die Abflußleitung 34 verlassen. Die restlichen 36 l/h der dem Umkehr-Osmosegerät 24 zugeführten Menge von Io8 l/h difundiert durch die Membran 28 dieses Geräts und verläßt die Permeatkammer 26 über die Permeatleitung 46, durchströmt die Ionenaustauschgerate 48, 5o sowie das mechanische Filter 5 2 und gelangt zur Konzentratkammer 54 des Umkehr-Osmosegeräts 56. Von diesen 36 l/h strömen 24 l/hFurthermore, the throttles 36, 38, 64 are set so that the amount of concentrate that the reverse osmosis devices 24, 56 leaves, much larger than, for example, twice to three times as large as the amount of permeate emerging is. For example, the following flow rates result in the individual lines: It is assumed that that the shut-off valve 7o for the removal of pyrogenic sterile water from the Peiteatkammer 6o of the reverse osmosis ge advises 56 is open and the entire device is designed so that the amount of hot water withdrawn is 12 l / h (Liters / hour). The amount of raw water required for this is then, taking into account the cooling of the pump for example four times as much, namely 48 l / h in the raw water line lo, of which 36 l / h via the drain line 34 be discharged again. However, the amount of water passing through the pump 18 and the reverse osmosis device 24 is due to it the return of concentrate from, the reverse osmosis device 24 via the return line 4 2 and of concentrate from the reverse osmosis device 56 via the return line 6 2 to the point of confluence 44 in the return water line Io is much larger and is Io8 l / h, of which 72 l / h leave the concentrate chamber 22 of the reverse osmosis device 24 via the concentrate line 3o. Half of this amount, namely 36 l / h, is returned to the raw water supply line Io via the return line 4 2, while the remaining 36 l / h are returned to the system via the Throttle 36 and the discharge line 34 leave. The remaining 36 l / h of the reverse osmosis device 24 supplied amount of Io8 l / h diffuses through the membrane 28 of this device and leaves the permeate chamber 26 via the permeate line 46, flows through the ion exchange devices 48, 5o and the mechanical filter 5 2 and reaches the concentrate chamber 54 of the Reverse osmosis device 56. Of these 36 l / h, 24 l / h flow
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Konzentrat aus der Konzentratkammer 54 des Umkehr-Osmosegeräts 56 über die Leitung 6 2 mit der Drossel 64 und dem Rückschlagventil 66 zur Einmündungsstelle 44 in der Rohwasserleitung Io zurück, während die restlichen 12 l/h durch die Membran 58 des Umkehr-Osmosegeräts 56 hindurchdiffundieren und die Vorrichtung über die Permeatleitung 48 und das Absperrventil 7o als pyrogenfreies steriles Brauchwasser verlassen.Concentrate from the concentrate chamber 54 of the reverse osmosis device 56 via the line 6 2 with the throttle 64 and the Check valve 66 to the point of confluence 44 in the raw water line Io back while the remaining 12 l / h diffuse through the membrane 58 of the reverse osmosis device 56 and the device via the permeate line 48 and the shut-off valve 7o as pyrogen-free sterile process water leaving.
Die vorstehenden Mengenangaben zeigen, daß das Mengenverhältnis zwischen Konzentrat und Permeat sowohl im Umkehr-Osmosegerät 24 als auch im Umkehr-Osmosegerät 56 3:1 beträgt, was etwa dem optimalen Mengenverhältnis dieser Geräte entspricht.The above quantitative data show that the quantitative ratio between concentrate and permeate both in the reverse osmosis device 24 as well as in the reverse osmosis device 56 is 3: 1, which is about the optimal quantity ratio of these Devices.
Wird das Absperrventil 7o geschlossen, wird dennoch der Durchsatz durch die Membran 5 8 des·Umkehr-Osmosegeräts 56 mit einer Menge von 12 l/h aufrechterhalten, indem diese Wassermenge über die Leitung 24 mit dem Rückschlagventil 72 in die Leitung 62 zurückzuströmen vermag und dadurch die über diese Leitung in die Rohwasserzuleitung Io wieder eintretende Wassermenge auf 36 l/h erhöht. Dadurch fällt ν on selbst die benötigte Rohwassermenge in der Leitung vor der Einmündungsstelle 44 auf 36 l/h ab.If the shut-off valve 7o is closed, the throughput through the membrane 5 8 of the reverse osmosis device 56 is nonetheless Maintained at a rate of 12 l / h by adding this amount of water via line 24 to the non-return valve 72 is able to flow back into the line 62 and thereby the through this line into the raw water supply line Io again incoming water volume increased to 36 l / h. As a result, ν on even the required amount of raw water falls in the line in front of the junction 44 to 36 l / h.
Wie ersichtlich, ändert sich mit dem Schließen des Absperrventils 7o an dem Durchsatz der Umkehr-Osmosegerate nichts. Das System arbeitet vielmehr kontinuierlich weiter, und die Membranen 28« 58 der Umkehr-Osmosegerate werden auf der Konzentratseite fortgesetzt weiter bespült, wodurch die Absetzung von Keimen weitgehend verhindert und damit eine Zerstörung der Membranen vermieden wird. As can be seen, when the shut-off valve 7o is closed, nothing changes in the throughput of the reverse osmosis devices. Rather, the system continues to work, and the membranes 28-58 of the reverse osmosis devices continue to be rinsed on the concentrate side, which largely prevents the deposition of germs and thus prevents the membranes from being destroyed.
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An Stelle des Umkehr-Osmosegeräts 24 kann auch ein mechanisches Filter eingesetzt werden, das dann die Vorfiltration des den Ionenaustauschgeräten 48, 5o zugeführten Wassers übernimmt. Es entfällt dann die Konzentratleitung 3o und wird durch die in der Zeichnung gestrichelt eingezeichnete Leitung 78 ersetzt, die unmittelbar hinter der Pumpe 18 von deren Ausgangsleitung 2o abzweigt und den zur Kühlung der Pumpe erforderlichen Wasserüberschuß teils über die Abflußleitung 34 abführt und teils über die Drossel 38 und das Rückschlagventil 4o in der Rückführleitung 4 2 an den Pumpeneingang zurückführt.Instead of the reverse osmosis device 24, a mechanical filter can also be used, which then does the pre-filtration of the ion exchange devices 48, 5o supplied water takes over. The concentrate line 3o and is then omitted is replaced by the line 78 shown in dashed lines in the drawing, which is located immediately downstream of the pump 18 branches off from the output line 2o and the excess water required to cool the pump partly via the Discharge line 34 discharges and partly via the throttle 38 and the check valve 4o in the return line 4 2 leads back to the pump inlet.
Wie ersichtlich, geht im vorbeschriebenen Beispiel bei der Erzeugung des pyrogenfreien sterilen Brauchwassers, solangeAs can be seen, in the above-described example, the generation of the pyrogen-free sterile process water continues for as long
etwa
dieses abgezogen wird, nur .die dreifache Menge an Rohwasser
verloren, was angesichts der Einfachheit im Aufbau der Vorrichtung und der dennoch dabei erzielten wirksamen Kühlung
der Pumpe in Kauf genommen werden kann. Dieser Verlust an Rohwasser rechtfertigt sich auch bei der Unterbrechung der
Brauchwasserentnahme durch Schließen des Absperrventils 7o infolge der dabei aufrechterhaltenen Wasserzirkulation
durch die beiden Umkehr-Osmosegerate, die eine Zerstörung der darin enthaltenen Membranen durch sich vermehrende
Keime und sonstige organische Substanzen verhindert.approximately
this is withdrawn, only .the three times the amount of raw water is lost, which can be accepted in view of the simplicity of the construction of the device and the effective cooling of the pump achieved in this way. This loss of raw water is also justified when the process water withdrawal is interrupted by closing the shut-off valve 7o as a result of the water circulation being maintained through the two reverse osmosis devices, which prevents the membranes contained therein from being destroyed by multiplying germs and other organic substances.
Schließlich kann die Pumpe 18 auch aus einem druckfreien Sumpf saugen, der dann die Einmündungsstelle 44 ersetzt und sowohl von der Rohwasserleitung Io als auch von den Konzentratkammern 22 und 44 gespeist wird. Indem wenigstens die Einmündung der Rohwasserleitung über eine freie Luftstrecke erfolgt, können das Druckminderventil 12 und das Rückschlagventil 16 entfallen. Finally, the pump 18 can also suck from a pressure-free sump, which then replaces the confluence point 44 and both from the raw water pipe Io as well as from the concentrate chambers 22 and 44 is fed. By at least the confluence of the raw water pipe via a free air gap, you can the pressure reducing valve 12 and the check valve 16 are omitted.
PatentansprücheClaims
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