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Wasseraufbereitung für die Aufbereitung von Medizinprodukten · Wasseraufbereitung für die ZSVA...

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Wasseraufbereitung für die Aufbereitung von Medizinprodukten
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Page 1: Wasseraufbereitung für die Aufbereitung von Medizinprodukten · Wasseraufbereitung für die ZSVA Membrantrennverfahren Auslegungsgrundlagen Begriffe Membranentgasung Mischbettpatrone

Wasseraufbereitung für die

Aufbereitung von

Medizinprodukten

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04.10.2015 Wasseraufbereitung ZSVA

Copyright Grünbeck

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Wassermanagement im

Gesundheitswesen

Wassermanagement

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Allgemeines

Planung

Hygiene bei der Installation

Normen für die Sterilisation

Anforderungen

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Raumbuch als allgemeine

Planungsgrundlage

• Anforderungen an die Rohrleitungsführung einschließlich erforderlicher

Probenahmestellen und Löschwasserübergabestellen

• Erläuterungen nach DIN EN 1717/DIN 1988 Teil 100 (z.B. keine unmittelbare

Verbindung zwischen Trinkwasser u. Nichttrinkwasser)

• Instandhaltungspläne (Inspektion, Wartung, Instandsetzung, Verbesserung, siehe

auch z.B. DIN EN 806-5)

• Entnahmestellen nach Art, Nutzungshäufigkeit und Anzahl (Versorgungsbereiche)

Die hygienebewusste Planung baut auf den Inhalten des Raumbuchs auf.

Planung

04.10.2015 Wasseraufbereitung ZSVA

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Betriebsanweisung,

Instandhaltung, Hygieneplan

• Betriebsanweisungen, Instandhaltungspläne und Hygienepläne sind bereits ab der

Phase der Ausführungsplanung zu erstellen.

• Hygienepläne in Gebäuden mit erhöhten Anforderungen (Krankenhäuser,

Pflegeheime, usw.) sind zusammen mit dem späteren Betreiber, dem

Gesundheitsamt, dem WVU und einem Hygieniker zu erstellen

Planung

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Hygieneplan

Der Hygieneplan ist Anlagenspezifisch zu erstellen. Er erleichtert dem späteren Betreiber

die Einhaltung des „bestimmungsgemäßen“ Betriebs aller Versorgungsbereiche mit Trink-

und Prozesswasser.

Inhalt:

• Genaue Definition des bestimmungsgemäßen Betriebs der vorhandenen

Trinkwasseranlage und aller anderen Versorgungsbereiche

• Als Grundlage hierfür ist das Raumbuch zu nutzen.

Er kann mit dem Instandhaltungsplan verbunden werden.

Hygieneplan

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Vorgaben bei

Installationsarbeiten

• Sämtliche Rohrleitungen, Armaturen und Apparate sind bereits beim Transport mit

Schutzkappen anzuliefern.

• Fittings sind in eingeschweißten Transportbeuteln anzuliefern und nach Öffnung der

Beutel wieder in luftdichten Behältnissen (auch im Materialcontainer) zu lagern.

• Armaturen müssen entweder mit Schutzstopfen, Kappen oder Klebeband luftdicht bis

zum Einbau verschlossen sein (auch bei Arbeitsunterbrechungen).

• Armaturen, Apparate, Rohrleitungen und Fittings, die trotz der vorher beschriebenen

Maßnahmen sichtlich Rückstände und Ablagerungen aufweisen, sind keinesfalls

einzubauen sondern zu reinigen und zu desinfizieren oder von der Baustelle zu

entfernen.

siehe auch DIN EN 806-4, 6.3.5 „Örtlich beschränkte Reparaturen“:

„…müssen sowohl Verbindungsstücke oder andere Fittings, die in eine vorhandene

Rohrleitung eingebaut werden, als auch sonstige örtlich beschränkte

Reparaturstellen vor dem Einbau durch Eintauchen in eine Desinfektionslösung

desinfiziert werden.“

Auch Spray möglich – Kontrolle !

Installationsarbeiten

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Hygienische Mängel

• Unsauberes Arbeiten bei Erstellung der Installation

• Unzulässige Querverbindungen beim Umschluss von einer Alt- auf eine Neuanlage

(Reinstwasseranlage)

• Stagnationszeiten, Technikraum über 20°C (z. B. Enthärtung - Prüfzeichen)

• Zielkeim: Pseudomonas aeruginosa, etc.

Festgestellte Verkeimung muss vor dem

Betrieb der Anlage beseitigt werden!

(Spezielle Desinfektionsverfahren)

Hygienische Mängel

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Stagnation

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Flusswasser (Algen)

Pseudomonas-Biofilm 0,03 m/s

Pseudomonas-Biofilm 1 m/s

Stagnation - lockerer Biofilm

Ausreichende Durchströmung – stabiler Biofilm

Hygienische Mängel

Bilder: nach L. Hall Stoodley, P. Stoodley, J.W. Costerton 2004

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Normen für die Sterilisation

ZSVA

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DIN EN 285

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Für den Betrieb eines Sterilisators ist Dampf notwendig. Zur Herstellung des Dampfs ist

Speisewasser mit einer bestimmten Wasserqualität erforderlich, dass den

Sterilisationsprozess, den Sterilisator und die sterilisierte Ladung nicht beeinträchtigt.

ZSVA

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Ein Produkt ist steril, wenn es frei

von vermehrungsfähigen Keimen

ist (DIN EN 556).

Normen für die

Wasseraufbereitung

ZSVA

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Anforderungen an RDG-

Automaten

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Zu empfehlen ist vollentsalztes Wasser mikrobiologisch von mindestens Trinkwasser-

qualität zur Vermeidung von Flecken, Beläge und Korrosionen am Spülgut.

So werden auch Kristallbildungen vermieden, welche ggf. die spätere Sterilisation stören

können.

ZSVA

Bild: BELIMED

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Norm - Wasseraufbereitung

DIN EN 285

ZSVA

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DIN EN 285 – Nichteinhaltung

der Grenzwerte

• Auf dem Sterilgut entstehen nach der Sterilisation Flecken, Salzniederschläge und

Schlieren

• In den Sterilisatoren und Autoklaven bildet sich Härte und Kesselstein durch Kalzium

und Magnesium

• Lochfraß und Oberflächenkorrosion entstehen durch Chloridrückstände

ZSVA

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DIN EN 285 – Nichteinhaltung

der Grenzwerte

• Anlauffarben und Verfärbungen bilden sich durch Metallrückstände wie Eisen, Kupfer,

Silizium und Mangan

• Verfärbungen am Sterilgut durch Kieselsäurerückstände (Silikate)

ZSVA

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Was kann passieren?

ZSVA

Silikat Lochkorrosion

Wasserflecken Fremd- und Flugrost

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NKG –

Nicht Kondensierbare Gase

• Für die Dampfsterilisation von medizinischen und pharmazeutischen Gütern muss

Sterilisierdampf zur Verfügung stehen, der nicht überhitzt ist und besondere

Anforderungen hinsichtlich Reinheit, Trockenheit und dem Gehalt an nicht

kondensierbaren (NKG) Gasen erfüllt.

• Nicht kondensierbare Gase reduzieren entscheidend den übertragenen Wärmestrom

bei der Partialkondensation.

ZSVA

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NKG –

Nicht Kondensierbare Gase

ZSVA

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Instrumenten-Aufbereitung

Um das Risiko einer Verbreitung von Infektionen durch das Sterilmaterial soweit wie

möglich zu minimieren, setzt der Staat mit Gesetzen, Verordnungen, verbindlichen

Normen, Richtlinien und Empfehlungen bei der Sterilgutversorgung allgemein gültige

Vorgaben für eine sichere Versorgung des Patienten fest.

ZSVA

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Wasseraufbereitung für die ZSVA

Membrantrennverfahren

Auslegungsgrundlagen

Begriffe

Membranentgasung

Mischbettpatrone

EDI

Reinstwasseranlage

Neue Trends/Techniken

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Umkehrosmose

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Umkehrosmose, reverse osmosis, Gegenosmose, L’osmose inverse, Обратный осмос,

ósmosis, osmosi, Osmos, Ozmoz …..

Als Osmose (von griechisch ὠσμός, ōsmós = „Eindringen, Stoß, Schub, Antrieb“) wird

der gerichtete Fluss von Molekülen durch eine semipermeable Membran bezeichnet.

Wasseraufbereitung

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Die Umkehrosmose basiert auf

einem der Natur nach-

empfundenen Filtrationsverfahren.

Dabei wird Wasser durch eine

halbdurchlässige Membrane

gepresst. Nur Wassermoleküle

selbst können die mikroskopisch

kleinen Poren der Membrane

passieren. Andere Inhaltsstoffe

werden dabei entfernt. Das so

gereinigte Wasser wird als

Permeat bezeichnet und ist frei

von Kalk, Schwermetallen,

Mikroorganismen und sonstigen

Verunreinigungen.

Umkehrosmose

Wasseraufbereitung

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Menschliches

Haar

Kalk

Bakterien

Viren

Pestizide

Schwermetalle

Nitrat

Wasser

Größe in µm

10

5

0,1

0,01

0,001

0,0001

100

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Membrantrennverfahren

Wasseraufbereitung

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Wichtig

Bakterien, Parasiten und

anorganische Partikel, auch

kleinere Inhaltsstoffe wie Viren

und makromolekulare

Substanzen werden

zurückgehalten.

Membrantrennverfahren

Wasseraufbereitung

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Suspendierte

Partikel

Öl-

Emulsionen

Kolloidale

Trübung

Makro-

moleküle

Bakterien

Zellen

Viren

Proteine

einfach

geladene

Ionen

mehrfach

geladene

Ionen

Niedermolekulare

organische

Verbindungen

Membran-Abscheidespektrum

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Spiralwickelmodul -

Membrane

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- aktive Trennschicht aus Polyamid

- mehrere Stützschichten

(Spacer) aus Polysulfon

- Niederdruck-Membrane: Arbeitsdruck 7 – 16 bar,

Restleitfähigkeit 10 - 30 µS/cm

- Meerwasserentsalzung: Arbeitsdruck bis 70 bar

Wasseraufbereitung

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Auslegungsgrundlagen

Wasseraufbereitung

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Auslegungsgrundlagen

Für die Auslegung einer Umkehrosmoseanlagen ist immer eine Wasseranalyse notwendig, sofern das Rohwasser nicht den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) entspricht. Besonderes Augenmerk muss jedoch auf jeden Fall auf die folgenden Grenzwerte für das Einspeisewasser gerichtet werden:

• Eisen: 0,1 ppm

• Mangan: 0,05 ppm

• Kieselsäure SiO2: 15 ppm. Bei größeren Werten sinkt die Ausbeute.

• Freies Chlor: n.n. 0,2 ppm bei Verwendung eines Aktivkohlefilters

• Kolloid-Index: 3

• pH-Wert: 3 - 9

• Temperatur: 10 - 20 (30) °C

• Summe Erdalkalien: < 0,1 °dH

Wird einer der aufgeführten Werte überschritten, muss die Voraufbereitung entsprechend ausgerüstet werden!

Wasseraufbereitung

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Rohwasseranalyse

Die Analyse muss Angaben über

Calcium, Magnesium, Eisen,

Mangan, Natrium, Kalium,

Ammonium, Chlor (Chlordioxid),

Chlorid, Sulfat, Nitrat,

Hydrogencarbonat, Silikat,

Phosphor sowie den pH-Wert,

Gesamthärte, Karbonathärte,

CO2 und die Leitfähigkeit

enthalten.

Auslegungsgrundlagen

Wasseraufbereitung

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Aufbau:

1. Feinfilter

2. Systemtrenner

3. Enthärtung

4. Härtekontrollgerät

5. Aktivkohlefilter (Option)

6. Umkehrosmose

7. Sammelbehälter Permeat

8. Druckerhöhung

Aufbau einer RO-Anlage

Wasseraufbereitung

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Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH

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Begriffe

Wasseraufbereitung

Ausbeute / Recovery am Beispiel 80 %

Berechnung 1.200 l/h ./. 0,80 = 1.500 l/h

Einspeisewasser (1.500 l/h) - Permeat (1.200 l/h)

= Konzentrat (300 l/h)

OSMO-X 1200

Einspeisewasser

1.500 l/h Permeat

1.200 l/h

Konzentrat = Abwasser 300 l/h

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Begriffe

Wasseraufbereitung

Ausbeute / Recovery am Beispiel 75 %

Berechnung 1.200 l/h ./. 0,75 = 1.600 l/h

Einspeisewasser (1.600 l/h) - Permeat (1.200 l/h)

= Konzentrat (400 l/h)

Einspeisewasser

1.600 l/h Permeat

1.200 l/h

Konzentrat = Abwasser 400 l/h

OSMO-X 1200

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Ausbeute / Recovery am Beispiel 75 % bzw. 80 %

75 % Ausbeute 80 % Ausbeute

400 l/h Abwasser 300 l/h Abwasser

Differenz: 100 l/h

bei Laufzeit 24 h/d: 2.400 l/Tag = 2,4 m³/Tag

Wasserpreis: 4,00 EUR/m³

2,4 m³/Tag * 4,00 EUR/m³ = 9,60 EUR/Tag

= 2.400,00 EUR/Jahr

Begriffe

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Wasseraufbereitung

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Begriffe

Wasseraufbereitung

Leitwert

Einspeisewasser: 500

µS/cm

Leitwert

Permeat:

25 µS/cm

Leitwert Konzentrat: ca.

2.300 µS/cm

Umkehrosmose

Salzrückhalt am Beispiel 95 %:

Salzgehalt reduziert sich in der Umkehrosmose um 95 %

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35

Begriffe

Wasseraufbereitung

7,91

7,62 7,50

7,90

8,20

7,80

8,02

6,45

6,17

5,90

6,31

6,82

6,23

6,47

5,00

5,50

6,00

6,50

7,00

7,50

8,00

8,50

1 2 3 4 5 6 7

pH-Wert im Rohwasser laut Wasseranalyse

pH-Wert im Permeat laut carol

durchschnittliche Absenkung des pH-Wertes um 1,5

Der pH-Wert ändert sich vom Rohwasser zum Permeat.

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Warum ändert sich der pH-Wert?

Der pH-Wert im Permeat wird fast nur vom CO2 beeinflusst.

Das im Wasser lösliche Gas CO2 geht durch die Membran der Umkehrosmose.

CO2 + H2O H2CO3

Begriffe

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Wasseraufbereitung

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Der pH-Wert im Reinstwasser kann

auf 4,5 abfallen, wenn auch noch

Kohlendioxid (CO2) aus der Luft

absorbiert wird. Jedoch bedeutet

dies nicht, dass das Wasser

verunreinigt ist. Ein Bruchteil eines

ppm CO2 führt bereits zum Abfall

des pH-Wertes.

CO2 bedingt Korrosion von

Bauteilen.

Begriffe

Wasseraufbereitung

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Zur Entfernung von CO2 (und somit zum Anheben des pH-Wertes) gibt es folgende

Möglichkeiten:

Membranentgasung: Ausgasen von CO2

NaOH Dosierung: Abbinden von CO2

Es ist damit im Permeat ein pH-Wert von ≤ 7 machbar.

Begriffe

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Wasseraufbereitung

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Membranentgasung

• Im Rohwasser gelöste Gase (z. B. Kohlendioxid / CO2) passieren die Membran einer

Umkehrosmoseanlage ungehindert

• Das gelöste Kohlendioxid wird mittels Vakuumpumpe und einer speziellen,

hydrophoben Membran abgesaugt und über das Konzentrat der Umkehrosmose

ausgeschleust.

• Geringer Platzbedarf (direkt in die Umkehrosmose integrierbar)

• einfache Installation

• geringe Betriebskosten

Wasseraufbereitung

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Membranentgasung –

Platzbedarf

Wasseraufbereitung

Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH

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Silikatrückhalt bei

Mischbettpatronen

Wasseraufbereitung

EN 285 Tabelle B.1: Silikate SiO2 < 1 mg/l

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 22 25 30Durchfluß VE-Wasser [m3]

Kieselsäureschlupf

SiO2 [ppm] Leitfähigkeit [µS/cm]

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Nachteile bei

Mischbettpatronen

• Keine Keimzahlreduzierung

• Regelmäßige externe Regeneration notwendig

• Einhaltung der Silikatwerte unsicher (Reihenschaltung!)

Beladungsreihenfolge (Gegenioneneffekt)

durch unterschiedliche Bindungskräfte

Wasseraufbereitung

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EDI ist ein Prozess, der die Technologie von semi-permeablen Membranen mit

Ionenaustauschtechnologie kombiniert um einen hoch effizienten Entsalzungsprozess zu

erhalten. Bei der Elektrodialyse wird ein elektrischer Strom angelegt und speziell

präparierte semi-permeable Membranen verwendet, die Ionen entsprechend ihrer

Ladung zurückhalten. Der elektrische Strom wird dazu verwendet, das Harz kontinuierlich

zu regenerieren.

EDI

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Wasseraufbereitung

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Mit EDI werden hochreine Wässer hergestellt, wobei 95 % weniger Chemikalien als beim

konventionellen Ionenaustausch eingesetzt werden müssen. Beim EDI werden die für

den Ionenaustauscher benötigten Säuren und Laugen quasi durch spezielle Membranen

und Elektrizität ersetzt.

EDI

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Wasseraufbereitung

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Aufbau –

Reinstwasseranlage

Wasseraufbereitung

Fein-

filter

System-

trenner

Dreifachenthärtungsanlage

Härtekontroll-

gerät

Umkehr-

osmose Aktivkohle-

filter

Diluat-

behälter

Doppel-DEA-Anlage UV-Gerät

Elektro-

entionisierung

Membranentgasung

(in Abhängigkeit von

der Rohwasseranalyse

Rohwasser

Ver-

braucher

Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH

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Neue Trends - Techniken

• erhöhte Ausbeute:

→ 80 % bei Enthärtung

→ 75 % bei Antiscalant

→ > 50 - 75 % bei AVRO

• Bis zu 3.000 l/h Permeat bei einem Platzbedarf

von einer Europalette

• Reduzierung der Permeatleistung um bis zu 25 % von der Nennleistung möglich

→ bei gleicher Effizienz

• Energieeinsparung 25-50% (Pumpentechnik)

• automatisch selbstregelnder

Anlagenbetrieb

(Betriebskosten)

Wasseraufbereitung

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Quelle: Grünbeck

Wasseraufbereitung GmbH

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Neue Trends - Techniken

Wasseraufbereitung

Speise-

wasser-

temp.

Permeat-

menge

(l/h)

ALT: 75 %

Ausbeute

ungeregelt

Konzentrat

(l/h)

Aus-

beute

(%)

Permeat-

menge

(l/h)

NEU: 80 %

Ausbeute

geregelt

Konzentrat

(l/h)

Aus-

beute

(%)

Ein

sp

aru

ng

K

on

zen

trat

in

l/h

8 °C 790 333 70,3 790 197 80 136

9 °C 820 333 71,1 820 205 80 128

10 °C 850 333 71,8 850 212 80 121

11 °C 880 333 72,5 880 220 80 113

12 °C 910 333 73,2 910 227 80 106

13 °C 940 333 73,8 940 235 80 98

14 °C 970 333 74,4 970 242 80 91

15 °C 1.000 333 75,0 1.000 250 80 83

Speisewassertemperatur 15 °C = Permeatleistung 1.000 l/h

Quelle: Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH

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