Ausgabe Mai 2004 CARBONIT Premium Trinkwasserfilter · v.l.n.r.: Jan Westerbarkey, Coralie...

1Dialyseaktuell

PresseauszügeFortdrucke

Medizintechnik

CARBONIT®

Premium Trinkwasserfilter

Ausgabe Mai 2004

®

2

VorwortVorwort

Die Notwendigkeit einer Nachbehandlung des Lei-

tungswassers für medizinische Zwecke ist unbestritten.

Schließlich kommt das kostbare Nass auf seinem Weg

vom Ort der Herstellung bis zur Entnahmestelle mit

vielerlei Materialien in Berührung, die es in chemisch-

physikalischer und hygienischer Sicht altern lassen.

Besonders die jeweilige Hausinstallation, die nicht mehr

in der Verantwortung des Wasserversorgers liegt, hat

hierbei entscheidenden Einfluss.

Hochsensible Bereiche, wie die künstliche Blutwäsche (Dialyse) und Duschen in Krankenhäusern,

erfordern einwandfreie Wasserqualitäten. Aber auch bei Wasserautomaten sowie der Lebensmittel-

und Pharmatechnik sind abgestimmte Nachbehandlungen des Trinkwassers erforderlich.

Diese Broschüre erläutert anhand konkreter Beispiele und Fachartikel ausgewählte Anwendungen.

Vielfach wird dabei auf Veröffentlichungen aus dem CONZEMA-Verlag zurückgegriffen. Auf Grund

der Fülle an Informationsmaterial kommen die zahlreichen anderen Anwendungsgebiete für

CARBONIT-Produkte (Haustechnik, Schwimmbad, Aquaristik, Industrie etc.) nicht zu Wort.

Viel Spaß beim Lesen wünscht Ihnen die Geschäftsführung

CARBONIT Filtertechnik GmbH

Dr. Peter Westerbarkey & Jan Westerbarkey

v.l.n.r.: Jan Westerbarkey, Coralie Westerbarkey, Dr. Peter Westerbarkey

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04 Mikrobiologische Analysen zur Qualitätsbeurteilung von Dialyseflüssigkeiten – Be-

merkungen über deren Aussagekraft

Dr. rer. nat. A. Goppelsröder

08 Überlegungen zum Einsatz von Aktivkohlefiltern in Wasseraufbereitungssystemen für

die Hämodialyse


12 Prinzipien der Aufbereitung von Dialysewasser – vom Wasserwerk zum Dialysegerät

(Teil 1)



(Teil 2)



(Teil 3)


20 Mikrobiologische Experimente mit Säurekonzentrat – ist Säurekonzentrat »autosteril«?

Dr. rer. nat. A. Goppelsröder / Dr. rer. nat. W. Weber / Dipl.-Ing. W. Kahn

23 Ultrareines Wasser zur Herstellung von Konzentrat und Dialysierflüssigkeit – Bessere

Dialysequalität durch Reinstwasserversorgung

24 »In-house«-Herstellung von Dialysekonzentraten – Ein Erfahrungsbericht aus München

Dr. med. R. Bieber

25 Die Qual der Wasser-Wahl

Dr. P. Westerbarkey

INHALTINHALT

4 Dialyseaktuell

Empfehlungen zur Durchführung einermikrobiologisch-hygienischen Qualitäts-kontrolle sind in den »Leitlinien für diePraxis der angewandten Hygiene in Behand-lungseinheiten für Dialyse« des Arbeits-kreises für angewandte Hygiene in derDialyse (1) formuliert. Die hierin angeführten,standardisierten Analysemethoden habensich insbesondere als Werkzeuge zumSchutz der Patienten vor akuten Pyrogen-

reaktionen bewährt und erlauben einegewisse Einschätzung des Hygienezu-standes der verwendeten Flüssigkeiten.Methodisch bedingte Unzulänglichkeitenschmälern allerdings die Aussagekraft derBefunde. Dies wird nun oftmals bei derenBeurteilung und der Risikoabwägung imHinblick auf Gesundheitsbeeinträchti-gungen infolge einer chronischen Belas-tung der Patienten mit geringen Pyrogen-mengen nicht ausreichend berücksichtigt.

Probengewinnung

Bereits die üblichen Beprobungsstrategienbeinhalten einige Schwächen, die – einmalerkannt – dazu führen müssen, Analyse-daten relativiert zu bewerten. Grob be-trachtet lassen sich bezüglich der Dialyse-flüssigkeiten drei Teilsysteme unterscheiden,für die eine Qualitätskontrolle zu fordernist:

• Umkehrosmose mit Permeatleitungen,

• Bicarbonatsystem,

• Dialysierflüssigkeit in jedem einzelnenDialysegerät.

Gängig ist die Entnahme eines geringenFlüssigkeitsvolumens an einer oder meh-reren Probennahmestellen zur Analyse imLabor. Entnimmt man an einer Stelle derPermeat-Ringleitung eine Probe von 100 ml,ist darin nun die Information über denmikrobiologisch/hygienischen Zustanddes durchfließenden Permeats, zu einerbestimmten Betriebszeit, während einesbestimmten, kurzen Entnahmezeitraums(wenige Sekunden), an einer bestimmtenStelle im System »eingefangen« – nichtmehr! Selbstverständlich lässt die Bepro-bung des Permeats keine unmittelbarenRückschlüsse auf die Qualität der Dialy-sierflüssigkeit in einem bestimmten Dia-lysegerät zu. Die kleine Einzelprobe enthältsogar nur Bruchteile der Informationen,

die nötig wären, lediglich das gesamtePermeatsystem möglichst wissenschaftlichkorrekt zum Zeitpunkt der Probennahmebeurteilen zu können. Hinzu kommt, dassmit Hilfe der gängigen Routineanalysenwiederum nur ein Teil der in einer Probeenthaltenen Informationen aufgeschlüsseltwerden kann. Auch drei weitere Probender gleichen Art aus einem Versorgungs-netz, das möglicherweise 200 m undmehr lang ist, würden an diesen Tatsachennichts Wesentliches ändern (2, 3). Wo liegenim Einzelnen die Probleme?

Besiedlung eines Systemsdurch Mikroorganismen –Biofilme

Mikroorganismen in wässrigen Systemenneigen generell dazu, sich in einem fürsie energetisch besonders günstigen Um-feld anzureichern und sich dort zu ver-mehren. Insbesondere in »Extrembiotopen«,wie es das Bicarbonat-Konzentrat und dasnährstoffarme Permeat darstellen, aberauch unter den günstigeren Lebensbedin-gungen in der fertigen Dialysierflüssigkeit,findet zunächst eine Anheftung von Zel-len an flüssigkeitüberströmten Oberflä-chen statt. Sind die minimalsten Ansprü-che eines so immobilisierten Mikroorga-nismus befriedigt, beginnt er sich zu tei-len, Mikrokolonien zu bilden, dieschließlich zusammenwachsen können.Man spricht dann von einem »Biofilm«.In einem solchen initialen Biofilm, derzunächst durch besonders anpassungs-fähige Bakterien gebildet wird, entstehennun unter Umständen auch Verhältnisse,die es anspruchsvolleren Mikroorganismenermöglichen, darin Fuß zu fassen. Biofilmekönnen weite Teile eines Versorgungs-systems oder aber nur wenige Abschnittedavon bewachsen. Wo ein Biofilm lokali-siert ist und in welcher Ausprägung er sichentwickeln konnte, lässt sich durch eineBeprobung der über ihn hinwegfließendenFlüssigkeit nicht feststellen. Auch stellen

Mikrobiologische Analysenzur Qualitätsbeurteilung von

Dialyseflüssigkeiten –

Bemerkungen über deren Aussagekraft

Seit einigen Jahren gehört die

mikrobiologisch-hygienische

Kontrolle von Dialyseflüssig-

keiten (insbesondere Permeat,

Bicarbonat-Konzentrat und

fertige Dialyseflüssigkeit) zum

Standard in modernen Dialyse-

zentren. In diesem Beitrag

hinterfragt der Mikrobiologe

Dr. Arndt Goppelsröder kritisch

die Aussagekraft mikrobiolo-

gischer Analysen, die zur Qua-

litätsbeurteilung von Dialyse-

flüssigkeiten herangezogen

werden.

5Dialyseaktuell

Biofilme dynamische Gebilde dar. Je nachphysiologischem Zustand und in Abhän-gigkeit von den einwirkenden Scher-kräften gibt er einmal mehr, einmal we-niger Zellen frei, die dann im vorbeiflie-ßenden Medium als Zellaggregate oderals Einzelzellen suspendiert werden. DieseSuspension ist nicht homogen. So könnenim Volumen 1, das als Probe genommenwurde, wenige Zellen enthalten sein, inder nachfolgenden Flüssigkeitssäule, dieungenutzt abläuft, zehnmal so viel odermehr (Abb. 1). Gleiches trifft auch aufStoffwechsel- und Abbauprodukte zu, dieaus einem Biofilm abgegeben werden (3).

Bearbeitung des Informations-gehalts einer Probe

In einer Flüssigkeitsprobe können Zellenoder Zellaggregate von Mikroorganismen,deren Stoffwechsel- und Abbauprodukte,und organische beziehungsweise anorga-nische chemische Verunreinigungen an-deren Ursprungs enthalten sein. Letzterestammen beispielsweise aus Leitungs-und Dichtungsmaterialien. Zur (bis dato:unvollständigen) Analyse dieser Faktorenhaben sich zwei Routinemethoden etab-liert: Die Bestimmung des »Keimgehaltes«und die Ermittlung des Endotoxingehalteseiner Dialyseflüssigkeit.

Die Bestimmung des»Keimgehaltes«

Der »Keimgehalt« von Dialyseflüssigkeitenwird als koloniebildende Einheiten/ml(KBE/ml) ausgedrückt. Im Prinzip wird aufeinem festen Nährmedium (Nähr-Agar)eine definierte Menge der zu überprüfen-den Flüssigkeit gleichmäßig aufgebracht,bei etwa 20 °C und 37 °C bebrütet, danachdie gewachsenen, sichtbaren Kolonienausgezählt und auf 1 ml Probenflüssigkeit

berechnet. Eine andere Möglichkeit be-steht darin, ein definiertes Probenvolumenüber einen sterilen Bakterienfilter zu filt-rieren und das Filterblättchen danach aufden Nähr-Agar zu legen. Bei Bedarf kön-nen dann die so erhaltenen Einzelkolo-nien weiter bearbeitet, und etwa eineKeimdifferenzierung durchgeführt werden.

Die kulturtechnisch ermittelte Anzahl derKBE/ml repräsentiert nun keineswegs dieGesamtkeimzahl im Prüfgut. Bei allenbekannten Kulturmethoden werden nur

solche Mikroorganismen zu sichtbarenKolonien auswachsen, die in der Lagesind, das in dem Kulturmedium enthal-tene Nährstoffspektrum in der angebo-tenen Konzentration entsprechend zunutzen. Weitere ausschlaggebende Fak-toren sind die Bebrütungstemperatur unddie Dauer der Inkubation. Schnell wach-sende Arten können langsam wachsendebei einer bestimmten Temperatur undBebrütungszeit unterdrücken. Auf einemdefinierten Kultur-Agar werden die einenArten gedeihen, die anderen eben nichtoder zu langsam, so dass sie überwuchertoder gehemmt werden. Man kann es so-zusagen nicht jedem Mikroorganismusgleich »recht machen«. Zellaggregate voneinigen hundert Zellen wachsen genausozu einer einzigen sichtbaren Kolonie aus,wie eine Einzelzelle. Überhaupt nicht er-fasst werden Formen, die zwar stoffwech-selaktiv sind, sich aber auf den bekanntenMedien nicht kultivieren lassen und nurmikroskopisch nachgewiesen werdenkönnen. Vergleicht man die mikroskopischausgezählte Gesamtzellzahl in einer Was-serprobe mit den kulturtechnisch ermit-telten koloniebildenden Einheiten aus dergleichen Probe bei Verwendung verschie-dener Medien, Bebrütungstemperaturenund Inkubationszeiten (Abb. 2), so wird

Abb. 1: Probenentnahme inhomogener Suspensionen

Abb. 2: Keimgehalt von Dialyseflüssigkeiten (KBE/ml) bei Verwendung verschiedener Medien, Bebrütungstemperaturen und Inkubations-

zeiten (aus 3, verändert)

6 Dialyseaktuell

deutlich, wie unterschiedlich die Ergeb-nisse für ein und dieselbe Probe sein kön-nen, und in welchen GrößenordnungenKulturmethoden den wahren Keimgehaltunterschätzen (2, 3, 4).

Die Bestimmung desEndotoxingehalts

Endotoxine sind chemisch gesehen Lipo-polysaccharide und Bausteine der äußerenZellmembran gramnegativer Bakterien.Beim Abbau der äußeren Bakterienmem-bran werden sie freigesetzt und könnenin die Dialyseflüssigkeiten gelangen. Siesind potente Pyrogene, und können beimMenschen bereits in parenteral aufgenom-menen Mengen von etwa 1 ng/kg Körper-gewicht akute Fieberreaktionen erzeugen.Da unter den Mikroorganismen, die sichin einem (nicht entsprechend behandelten)Dialysesystem etablieren können, gram-negative Bakterien in der Regel domi-nieren (ca. 94 Prozent der kultivierbarenMikroorganismen), können durchaus kri-tische Endotoxinkonzentrationen erreichtwerden. Im Gegensatz zu Bakterienzellenkönnen Endotoxine beziehungsweise En-dotoxinbruchstücke Dialysatormembranen –je nach Membranmaterial – in geringenAnteilen passieren, ins Patientenblut ge-langen und akute Fieberreaktionen beimPatienten hervorrufen, wenn ein bestimm-ter Schwellenwert überschritten wurde.Auf die Problematik einer chronischen En-dotoxinbelastung mit geringeren, nichtfiebererzeugenden Konzentrationen imRahmen der Hämodialyse wurde bereits ineinem früheren Beitrag eingegangen (5).

Mit Hilfe des LAL-Tests (Limulus Amö-bozyten Lysat-Test) können sehr geringeEndotoxinmengen in Dialyseflüssigkeitennachgewiesen werden. Er reagiert mitEndotoxinen unterschiedlicher Bakterien-arten in gleicher Ausprägung, hingegenerweisen sich Menschen und andere Warm-blüter als unterschiedlich sensitiv gegen-über Endotoxinen verschiedener Herkunft (6).

Die untere Nachweisgrenze des derzeitempfindlichsten (chromogenen) LAL-Testsliegt theoretisch bei ungefähr 0,005 EUbeziehungsweise IU/ml, wenn im Testgutkeine, den Reaktionsablauf störendenSubstanzen enthalten sind. Dies ist bei-spielsweise bei der Analyse von Permeatanzunehmen. 0,005 EU/ml entsprechen0,5 pg/ml des Endotoxins von E. coli Typ055:B5. Als Einheiten werden häufig ver-wendet: 1 IU = 1 EU = 100 pg EndotoxinEC 055:B5. Die Sensitivität des Testsnimmt jedoch bei Anwesenheit von Stör-faktoren (Hemmstoffe, extreme pH-Werte)teilweise vehement ab. Um die Hemmung

der Nachweisreaktion auszuschalten, kanneine Verdünnung der Testlösung, was wie-derum auch eine Verdünnung der Endo-toxinkonzentration zur Folge hat, Hilfebringen (7). Aus diesem Grund liegt dieuntere Nachweisgrenze von Endotoxin imBicarbonat-Konzentrat selbst bei Anwen-dung des chromogenen LAL-Tests lediglichum etwa 0,25 EU/ml.

Werden die vom Arbeitskreis für ange-wandte Hygiene in der Dialyse (1) für Per-meat und Dialysierflüssigkeit als obererGrenzwert empfohlenen Endotoxinkon-zentrationen von jeweils <0,25 EU/ml (=<0,025 ng Endotoxin/ml) nicht überschrit-ten, ist davon auszugehen, dass akuteFieberreaktionen verhindert werden. Chro-nische Belastungen mit geringen Endo-toxinmengen und die daraus resultie-renden langfristig zu erwartenden Gesund-heitsbeeinträchtigungen der Dialysepa-tienten infolge einer permanent induzi-erten Bildung von Entzündungsmedia-toren können aber möglicherweise den-noch nicht ausgeschlossen werden (8, 9)).

Die Bestimmung desGesamtpyrogengehalts

Bisher war nur von Endotoxinen als deneinzigen pyrogen wirkenden Verunreini-gungen in Dialyseflüssigkeiten die Rede.Tatsächlich sind darin aber auch nochandere, vergleichbar wirkende Substanzenzu vermuten, die mit dem LAL-Test nichterfasst werden können. Es sind Verunrei-nigungen, welche aus den verwendetenMaterialien (Leitungs- und Dichtungsma-terial, Produktionsrückstände) herrühren,oder als Stoffwechselprodukte beziehungs-weise Zersetzungsprodukte auch vongrampositiven Bakterien und von Pilzenfreigesetzt werden (6, 9, 10, 11). Je nach Mo-lekulargewicht können viele dieser, zumTeil noch nicht näher definierten Verbin-dungen eine Dialysatormembran relativeinfach passieren.

Der bisherige »Goldstandard«, die fieber-erzeugende Wirkung einer Mixtur chemischunterschiedlicher Pyrogene in einer Probeannähernd zu bestimmen, ist seit etwa60 Jahren der Kaninchen-Pyrogen-Test.Hierbei wird einem Kaninchen eine Test-lösung (10 ml/ kg Körpergewicht) injiziertund die vor und nach der Injektion rektalgemessene Temperatur verglichen. Ein An-stieg der Körpertemperatur deutet daraufhin, dass die Lösung mit Pyrogenen konta-miniert war. Es ist jedoch nicht möglich,etwas über deren chemische Natur aus-zusagen. Außerdem ist die Sensitivität ver-schiedener Kaninchenrassen beziehungs-weise -stämme unterschiedlich. Kaninchenwiederum reagieren nicht unbedingt soauf diverse pyrogene Substanzen, wie esein Mensch täte.

Die Fieberschwelle beim Kaninchen liegtbei etwa 50 bis 350 pg/ml E. coli-Endo-toxin (0,5-3,5 IU/ml), diejenige des Men-schen zwischen 20 und 50 pg/ml (0,2-0,5 IU/ml) (6). Mit Hilfe des Kaninchen-Pyrogen-Tests können geringere Endoto-xinmengen, im Gegensatz zum LAL-Test,nicht nachgewiesen werden, da eine Fie-berreaktion ausbleibt. Auch andere Py-rogene werden entsprechend erst dannerfasst, wenn nach Überschreiten einesSchwellenwertes eine Temperaturerhöhunginduziert wurde.

Der Kaninchen-Pyrogen-Test hat nachvorliegenden Informationen wohl wegender wesentlich einfacher sowie kosten-günstiger durchzuführenden LAL-Tests nieeine besondere Rolle bei der Quali-tätsbeurteilung von Dialyseflüssigkeitengespielt.

Die Messung von Zytokinen

Als eine Konsequenz der Entdeckung desInterleukin-1 im Jahre 1980 durch CharlesDinarello und Mitarbeiter, wurde 1982eine Methode vorgeschlagen, Pyrogeneauf Basis von Leukozyten zu testen. Mitt-lerweile sind eine Reihe von Versuchendurchgeführt worden, für verschiedenenFragestellungen Testsysteme mit aufge-reinigten Blutzellen zu entwickeln. DieseTestsysteme haben aber bisher nicht denallgemeinen Durchbruch erfahren, denman sich erhofft hatte, da sie sehr arbeits-intensiv und kaum standardisierbar sind.Man macht sich hierbei die Tatsachezunutze, dass Monozyten durch Pyrogenedazu angeregt werden, Entzündungsmedi-atoren (z.B.die Zytokine IL-1, IL-6, TNF-α)auszuschütten. Diese können mittels ELISAgemessen werden (6, 10).

Seit 1995 hat man sich verstärkt mit Me-thoden auseinandergesetzt, bei denenhumanes Spender-Vollblut anstatt auf-gereinigter Zellen verwendet wird. Hierbeiwird Vollblut mit der zu testenden Lösungversetzt und die erfolgte Zytokinbildungals Reaktion auf anwesende Pyrogene inder Testlösung ermittelt. Zur Qualitäts-kontrolle von Dialyseflüssigkeiten wurdenbereits Versuche durchgeführt. Mittlerweileist auch schon ein Test-Kit für bestimmteAnwendungsbereiche auf dem Markt (6, 11).

Der Vorteil solcher Vollbluttests bestehtdarin, dass keine aufwändigen Aufrei-nigungs- und Zellkulturverfahren erfor-derlich sind, dennoch aber die human-spezifische Pyrogenwirkung aller in einerLösung enthaltenen Substanzen ermitteltwerden könnte. Die Zukunft wird erweisen,ob – und wenn ja – für welche Anwen-dungsgebiete und mit welcher Sensitivitätsich der Vollbluttest als Routinemethodeetablieren kann.

7Dialyseaktuell

Autor:


Walzbachtal

Literatur

(1) Arbeitskreis für angewandte Hygiene in der Dialyse (Hrsg.):

Leitlinie für die Praxis der angewandten Hygiene in Be-

handlungseinheiten für Dialyse. Pabst Science Publishers,

Lengerich – Berlin – Düsseldorf – Leipzig – Riga – Scottsdale

(USA) – Wien – Zagreb 1998

(2) Nystrand, R.: Microbiological testing of dialysis water

system. 8. Int. Dialysefachtagung in Erfurt, 7.-8. Mai 1999.

(3) Flemming, H.C.: Biofilme, Biofouling und mikrobielle Schä-

digung von Werkstoffen. Stuttgarter Berichte zur Siedlungs-

wasserwirtschaft. Band 129. Kommissionsverlag R.

Oldenbourg, München 1994.

(4) Nystrand, R.: Standards and standardisation of detection

methods for bacteria and endotoxin in water and dialysis

fluid. Nieren- und Hochdruckkrankheiten 28 (1999), 43-48.

(5) Goppelsröder, A.: Mikrobiologische Anforderungen an

Reinstwasser und andere Dialyseflüssigkeiten. Dialyse ak-

tuell 1 (2000), 18-21.

(6) Bonenberger, J.; Diekmann, W.; Fennrich, S.; Fischer, M.;

Friedrich, A.; Hansper, M.; Hartung, T.; Jahnke, M.; Löwer, J.;

Montag, T.; Petri, E.; Sonntag, H.-G.; Weigand, M.; Wendel,

A.; Zucker, B.: Pyrogentestung mit Vollblut. Zusammen-

fassung eines Status-Workshops am Paul-Ehrlich-Institut,

Langen, am 22.11.1999. Bundesgesundheitsblatt-Ge-

sundheitsforschung – Gesundheitsschutz 7 (2000), 525-533.

(7) Scheer, R.: Der Limulustest. Theorie und Praxis der Prü-

fung auf Pyrogene und Endotoxine. Wissenschaftliche

Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 1989.

(8) Lonnemann, G.: Klinische Relevanz der hämodialyseas-

soziierten Zytokininduktion. Nieren- und Hochdruckkran-

heiten 28 (1999), 49-55.

(9) Lonnemann, G.; Krautzig, S.; Koch, K.M.: Quality of water

and dialysate in haemodialysis. Nephrol Dial Transplant

11 (1996), 946-949.

(10) Bonnie-Schorn, E.; Grassmann, A.; Uhlenbusch-Körwer, I.;

Weber, C.; Vienken, J.: Water quality in hemodialysis. Good

dialysis practice. Fresenius Medical Care, Oberursel 1998.

(11) Hartung, T.; Aaberge, I.; Berthold, S.; Carlin, G.; Charton, E.;

Coecke, S.; Fenrich, S.; Fischer, M.; Gommer, M.; Halder,

M.; Haslov, K.; Jahnke, M.; Montag-Lessing, T.; Poole, S.;

Schechtmann, L.; Wendel, A.; Werner-Felmayer, G.: Novel

pyrogen tests based on the human fever reaction. Altweb-

ECVAM Reports, http://altweb.jhsph.edu/publications/

ECVAM/ecvam43.htm

Abschließende Bemerkungen

Die empfohlenen Methoden der mikro-biologischen Qualitätskontrolle von Dialy-seflüssigkeiten haben sich in der Praxisals Instrumente bewährt, eine Belastungvon Dialyseflüssigkeiten durch bestimmteMikroorganismen und durch Endotoxinezu erkennen. Allerdings sollten die Unzu-länglichkeiten dieser Methoden immerberücksichtigt werden, wenn es darumgeht, unerklärliche Fieberreaktionen oderdie mikrobiologische Qualität der Behand-lungsflüssigkeiten hinsichtlich längerfris-tiger Auswirkungen auf den Patienten zubeurteilen.

Bei einer Beprobung wird aus betriebs-wirtschaftlichen Gründen oftmals nur einegeringe Anzahl von Flüssigkeitsprobenaus den Teilsystemen (Permeat- und Bicar-bonatversorgung, einzelne Dialysegeräte)entnommen und ausgewertet. Mit denüblichen Untersuchungsmethoden, derKoloniezahlbestimmung und des LAL-Tests, wird die wahre mikrobiologischeBelastung einer Testlösung in der Regelunterschätzt. All dies führt zu einer lücken-haften Entscheidungsgrundlage bei derRisikobeurteilung. Neue, aussagekräfti-gere Testverfahren befinden sich in derEntwicklung, stehen aber für die Anwen-dung in der Dialyse offenbar noch nichtals Routinemethoden zur Verfügung.

Es bleibt darum nur, einen Weg zu verfol-gen, die Möglichkeiten gängiger Ana-lyseverfahren so gut als möglich auszu-schöpfen. Dies bedeutet, die Beprobungs-weise so zu optimieren, dass bei einerProbennahme möglichst viele Beprobungs-stellen in den unterschiedlichen Teil-systemen berücksichtigt werden. Dialyse-flüssigkeiten sollten in möglichst kurzenZeitabständen überprüft werden. Diesempfiehlt sich insbesondere während derzunehmend mit extremen Temperaturenaufwartenden Sommermonaten, die eineüberdurchschnittliche Erwärmung derZentralversorgungsanlagen (Permeat, evtl.Bicarbonat-Konzentrat) und eine deswegenverstärkte Vermehrung von Mikroorga-nismen in den Versorgungsleitungen er-warten lassen.

Neben der Koloniezahl in einer Probesollte regulär, nicht nur ausnahmsweise, dieEndotoxinkonzentration bestimmt werden.

Die beste Strategie aber ist es, mikro-biologische Verunreinigungen nicht nurzu messen, sondern sie im Vorfeld zu ver-hindern. Darum sollten Aufbereitungs- undVersorgungssysteme für Dialyseflüssig-keiten so ausgelegt sein, dass möglichstohne übermäßigen Mehraufwand an Kos-ten und Zeit Reinigungs- und Desinfek-tionsmaßnahmen vorbeugend, und nichtnur reaktiv, in kurzen Intervallen und ge-fahrlos für die Patienten, durchgeführtwerden können.

8 Dialyseaktuell

Was ist Aktivkohle?

Wie alte Sanskrit-Texte belegen, wurde inIndien bereits vor etwa 4.000 Jahren Trink-wasser über Holzkohlefilter geleitet, wahr-scheinlich um Schwebstoffe zu entfernenoder den Geruch beziehungsweise Ge-schmack zu verbessern. Der organisierteGebrauch von Holzkohle erfolgte aller-dings erst sehr viel später in England zuBeginn des 19. Jahrhunderts. Hier dientesie in der Industrie zunächst der Entfer-nung von Farbstoffen aus Flüssigkeiten.

Unsere moderne Aktivkohle ist nun aller-dings nicht mehr mit einfacher Holzkohlezu vergleichen. Sie ist vielmehr das Re-sultat der Umwandlung unterschiedlicherkohlenstoffreicher Ausgangsmaterialienmit Hilfe spezieller Verfahren, welche erstim 20. Jahrhundert entwickelt und ver-feinert wurden.

So kommen heute etwa Stein- und Braun-kohle, Holz, Torf, neuerdings auch Frucht-kerne (Pfirsich- oder Olivenkerne), undauch Kokosnussschalen als Rohstoffe zumEinsatz. Diese werden zunächst bei Hitzeunter Sauerstoffabschluss verkohlt. Hier-bei werden flüchtige Stoffe, etwa Teer, ent-fernt. Übrig bleibt im Wesentlichen dasKohlenstoffgerüst des Ausgangsmaterials,wobei die äußere Struktur etwa pflanzlicherZellwände erhalten bleibt. Der eigentlicheProzess der Aktivierung kann im Anschlussmit Hilfe verschiedener Verfahren durch-geführt werden. Zur Herstellung von Ak-tivkohle für die Wasseraufbereitung wirdhäufig das Gasaktivierungsverfahren an-gewandt. Das vorverkohlte Produkt wirdbei einer Reaktionstemperatur von etwa800 bis 1.000 °C einem Gasstrom, etwaWasserdampf, Kohlendioxid oder Luftausgesetzt, wobei durch eine milde Oxi-dation ein Teil des Kohlenstoffs und diein der Kohle noch enthaltenen Kohlen-wasserstoffe entfernt werden. Als Folgewird die kristalline Struktur des Kohlen-stoffs so verändert, dass feinste Poren ent-stehen, und die innere Oberfläche diesernunmehr »aktivierten« Kohle (engl. daher:activated carbon) enorm vergrößert wird.

Durch Variieren einzelner Verfahrenspara-meter kann dies gezielt gesteuert werden.Nach ihrem Porendurchmesser unterschei-det man Mikroporen (<1 nm), Mesoporen(1 nm – 25 nm) und Makroporen (>25 nm).

Eigenschaften von Aktivkohle

Aufgrund der großen inneren Oberflächeder »aktivierten Kohle« (600 – 1.600 m2/g)können entsprechend viele Moleküle derin unserem Trinkwasser in geringen Mengengelösten organischen Verbindungen anden Feststoff angelagert und damit demWasser entzogen werden. Es handelt sichum natürliche Substanzen, wie etwa Hu-minsäuren, aber auch um Stoffe die ausVerunreinigungen des Grundwassers her-rühren, etwa Bestandteile der Gülle, Pflan-zenschutzmittel, Lösungsmittel und der-gleichen mehr. Auch die jeweilige Haus-installation hat Einfluss auf die Wasser-qualität. Unter der ständigen Anlagerungsolcher Verbindungen (Adsorption) er-schöpft sich die Aufnahmefähigkeit einesFilters. Die verwendete Aktivkohle mussdaher entsprechend der Herstellerempfeh-lungen nach einer vorgegebenen Betriebs-dauer ausgetauscht werden.

Unabhängig vom Vermögen, eventuell imWasser gelöste Substanzen zu adsorbieren,besitzt Aktivkohle auch die Eigenschaft,das von den Wasserwerken mitunter alsDesinfektionsmittel zudosierte Chlor ausdem Trinkwasser zu neutralisieren. Dieserfolgt durch Reduktion des freien Chlorsan der Aktivkohle zu nichtaktivem Chlornach der folgenden Reaktionsgleichung:

Überlegungen zum Einsatz von

Aktivkohlefiltern in Wasser-aufbereitungssystemenfür die Hämodialyse

Für die Wasseraufbereitung in

der Hämodialyse stehen be-

stimmte Aktivkohlefilter optional

seit langer Zeit zur Verfügung.

Derartige Filter werden grund-

sätzlich vor der Umkehrosmose-

anlage im Rohwassersegment

installiert und sind dem Enthärter

vor- oder nachgeschaltet.

Über die Frage, ob dies sinn-

voll und notwendig ist, gehen

die Meinungen auseinander.

Im Vertrauen auf die konstant

gute Qualität des Trinkwassers,

sind nicht alle Dialysezentren

in Deutschland standardmäßig

mit Aktivkohleeinheiten aus-

gerüstet. Der nachfolgende

Beitrag gibt einige grundsätzliche

Informationen zum Verständnis

der Aktivkohlewirkung und

befasst sich kritisch mit dem

Einsatz im Dialysebereich.

Da Aktivkohle in diesem Falle als Kataly-sator wirkt, kann es zu keiner Beladungihrer Oberflächen kommen. Die Wirkungbleibt also mit einer unten angesprochenenEinschränkung unabhängig von der Stand-zeit erhalten.

C + 2 Cl2 + 2 H

2O → 4 HCL + CO

2

Kohlenstoff Chlor Wasser Salzsäure Kohlendioxid

9Dialyseaktuell

Einsatz von Aktivkohle bei derWasseraufbereitung für dieDialyse

Bei der Wasseraufbereitung in Dialyse-zentren werden Aktivkohlefilter – wennüberhaupt – überwiegend mit der Begrün-dung eingesetzt, die Umkehrosmose-membran gegen eventuell im Trinkwassergelöstes Chlor zu schützen. Das Rückhal-tevermögen von Aktivkohle bezüglich ge-löster organischer Verbindungen findethierbei nur wenig Beachtung, da solcheSubstanzen eine intakte Umkehrosmose-membran ohnehin so gut wie nicht pas-sieren können.

Zum Einsatz kommen bis heute fast aus-schließlich sogenannte Festbettfilter (Schütt-filter), die im Wesentlichen aus einem mitAktivkohlegranulat gefüllten Filtergehäusebestehen. Das zu reinigende Rohwasserwird über dieses Granulat geleitet und danndem weiteren Aufbereitungsprozess (Ent-härter, Umkehrosmose) zugeführt. Meistwerden Aktivkohlefilter vor den Enthärterinstalliert, gelegentlich auch direkt zwi-schen Enthärter und Umkehrosmosean-lage platziert.

Mikroorganismen imTrinkwasser

Bisher wurde die Aktivkohlefiltration vonTrinkwasser nur unter dem Aspekt derEntfernung einiger unerwünschter gelösterSubstanzen betrachtet. Trinkwasser ent-hält nach der Passage vom Wasserwerküber das Verteilungsnetz zum Endverbrau-cher, dem Dialysezentrum, allerdingsauch größere Partikel, die nicht gelöst,sondern suspendiert sind. Dabei kann essich um feinen Sand sowie Rost- oder Kalk-partikel handlen, welche sich von der Lei-tungsoberfläche abgelöst haben, relativeinfach aber wieder mit Hilfe von Schweb-stofffiltern entfernt werden können.

Auch ist Trinkwasser nicht steril. Es magzwar extrem keimarm das Wasserwerk ver-lassen, sobald es jedoch das Leitungsnetzdurchfließt, wird es merklich mit Mikro-organismen angereichert. Als Kontami-nationsquelle sind Biofilme verantwortlich,die sich auf den flüssigkeitsbenetzten Teilendes Rohrsystems gebildet haben. Durchdie herkömmlichen kulturtechnischenNachweismethoden der mikrobiellen Be-lastung im Trinkwasser wird der tatsäch-liche Gehalt an suspendierten Keimen ineiner Wasserprobe zwangsläufig beträcht-lich unterschätzt. Es werden nur Mikroor-ganismen erfasst, die auf den angebotenenNährmedien wachsen und zählbare Kolo-nien (koloniebildende Einheiten, KBE)bilden können. Mikroskopische Vergleichs-untersuchungen zeigen jedoch, dass tat-sächlich zwischen 50 und 1.000 mal mehrlebende Zellen vorhanden sind. Grund-

lage für ihre Nährstoffversorgung sindbeispielsweise Materialien aus dem Rohr-leitungsnetz, die verwertbare Stoffe ent-halten (z.B. Dichtungsmaterialien, be-stimmte Kunststoffrohre u.ä.). Auch vieleder in geringen Mengen im Trinkwasserohnehin gelösten organischen Verunrei-nigungen können von Mikroorganismengenutzt werden. So genügen bereits 10 µg/Liter assimilierbarer Verbindungen, um eineBiofilmbildung zu begünstigen.

Überlegungen zur Verkeimungvon herkömmlichenAktivkohlefiltern

Die im Trinkwasser suspendierten Bakte-rien, gelegentlich auch niedere Pilze, be-siedeln relativ rasch die einem Enthärterund einer Umkehrosmoseanlage vorge-schalteten Aktivkohlefilter. So könnenbereits nach relativ kurzer BetriebsdauerMikrokolonien und ganze Biofilme dasAktivkohlegranulat im Festbettfilter über-ziehen. Je nach Nährstoffgehalt des Roh-wassers bilden sich Biofilme unterschied-licher Ausprägung aus. Der Grund für dierasche Ausbreitung von Mikroorganismenin diesen Anlagen ist die gute Wegsamkeitder mit relativ großen flüssigkeitsdurch-spülten Zwischenräumen versehenen Ak-tivkohleschüttungen. Die adsorptiven Ei-genschaften der Aktivkohle scheinen nachden bislang allerdings spärlichen Beob-achtungen nicht generell stark behindertzu werden. Offenbar erfolgt jedoch eineVerlängerung der Adsorptionszeit in Ab-hängigkeit von der Biofilmdicke. Die ineinem solchen Biofilm eingebetteten Mi-kroorganismen sind prinzipiell auch in derLage, geeignete, bereits in der Aktivkohleaus dem Trinkwasser adsorbierte Verbin-dungen als Nährstoffquelle zu nutzen.Wurden solche Substanzen nach längeremBetrieb der Anlage dort akkumuliert, könntedies die Entwicklung von Biofilm noch zu-sätzlich fördern. Über die Fähigkeit bio-filmbewachsener Aktivkohle, Chlor zuneutralisieren, liegen mir derzeit keineInformationen vor. Die Reaktion setzt abereinen Kontakt zwischen freiem Chlor unddem Kohlenstoffgerüst voraus, der mögli-cherweise durch einen ausgeprägten Bio-film erheblich behindert wird. Auch hin-sichtlich dieser hypothetischen Überlegungempfiehlt es sich, Aktivkohlefilter nachVorgabe des Herstellers rechtzeitig aus-zutauschen.

Es lässt sich regelmäßig beobachten, dassWasserproben aus dem Leitungssegmentzwischen Aktivkohlefilter/Enthärteranlageund der Umkehrosmoseanlage im Vergleichzu unbehandeltem Trinkwasser deutlichaufgekeimt sind. Dies ist ein Indiz dafür,dass Biofilme in Aktivkohlefiltern, aberauch in manchen Enthärteranlagen, Zellenoder Zellaggregate freigesetzt und das Pro-duktwasser zusätzlich kontaminiert haben.

Insbesondere nach Ruhetagen, in denenFilter und Enthärter nicht permanent durch-spült wurden, ist dieses Phänomen be-sonders ausgeprägt zu erwarten.

Bakterien und Pilze können eine intakteUmkehrosmosemembran nicht durchdrin-gen, gelangen also nicht auf die Reinst-wasserseite. Auch Pyrogene werden vonihr zuverlässig zurückgehalten. Allerdingsbesteht die Möglichkeit, dass bei niedrigenÜberströmungsraten ein verstärktes Bio-filmwachstum auf der Rohwasserseite derMembran begünstigt wird, und damit dieGefahr der Verblockung durch sogenanntes»Biofouling« wächst.

Aktivkohle-Blockfilter

Neben den herkömmlichen, oben beschrie-benen Aktivkohle-Schüttfiltern werden seiteinigen Jahren Systeme des HerstellersCarbonit angeboten, die aus kompakten,platzsparenden Aktivkohleblöcken in Formvon Hohlzylindern bestehen. Diese sindjeweils in einem Filtergehäuse so einge-baut, dass das zu reinigende Trinkwasserdie Außenseite des Zylinders anströmt, esdie Zylinderwand passiert, hierbei durchdie Aktivkohle aufgereinigt und schließlichüber den Hohlraum als Filtrat wieder aus-geleitet wird. Was die Adsorption von Trink-wasserverunreinigungen und die Chlor-neutralisation anbelangt, sind sie mit her-kömmlichen Filtern vergleichbar. Im Un-terschied zu den Schüttfiltern erweisen sichdie mittleren Durchmesser der flüssig-keitsdurchströmten Zwischenräume beimBlockfilter jedoch als erheblich geringer.Je nach Blockfiltertyp liegen sie zwischen0,45 µm und 10 µm. Schüttfilter dage-gen weisen Zwischenräume bis in denMillimeterbereich auf (abhängig von derForm und der Größe des Granulats). So-mit kann beim Einsatz von Blockfiltern mitsehr gering dimensionierten Zwischenräu-men bereits eine Sterilfiltration durchge-führt werden, allerdings auf Kosten derDurchflussleistung (wenige Liter pro Minu-te).

Wird eine sehr hohe Durchflussleistungbenötigt, müssen zwangsläufig Blocktypenmit größeren Zwischenräumen oder Block-filter mit integrierter Kapillarmembran ge-wählt werden. Eine Sterilfiltration mit grob-porigen Blöcken alleine ist nicht möglich,allerdings ist ein gewisser Rückhalt anBakterien und Pilzen aus dem Rohwasserinfolge einer Tiefenfilterwirkung zu vermu-ten. Hierbei könnten Zellen (und anderePartikel) bereits in den äußeren Schichtendes Aktivkohleblocks mechanisch abge-schieden werden. Sie würden daher zu-nächst nicht auf die Filtratseite gespült.

10 Dialyseaktuell

Es besteht jedoch die Möglichkeit, dassMikroorganismen die tieferen Filterschichtendurchwachsen und so ins Filtrat gelangen.Fraglich ist nur, wie lange dies dauert und inwelchem Ausmaße das gefilterte Wasserhierdurch verkeimt würde. Jedoch ist zuerwarten, dass sich innerhalb der Block-filter nur vergleichsweise schwach entwi-ckelte Biofilme bilden. Dies hängt mit derhohen Durchströmgeschwindigkeit zu-sammen, die zwangsläufig dann auftritt,wenn ein großes Wasservolumen pro Zeit-einheit durch enge Zwischenräume ge-leitet wird. In Schüttfiltern der gleichenDurchsatzleistung wäre dieser Einflussfaktoraufgrund der größeren Lücken in derGranulatsäule erheblich abgeschwächt.

Carbonit-Blockfilter mit einer hohen Durch-flussrate (bis einige Kubikmeter pro Stunde)werden bereits in Dialysezentren mit gutemErfolg eingesetzt. Sie werden direkt vorder Umkehrosmoseanlage installiert undmit in der Regel deutlich verkeimten Weich-wasser aus der Enthärteranlage gespeist.Zweck dieser Konstellation ist es, die Um-kehrosmosemembran vor der Zerstörungdurch Chlor, aber auch vor einer hohenKeimbelastung und damit letztlich vor mög-lichem Biofouling zu schützen. Darüberhinaus werden gleichzeitig gelöste orga-nische Verunreinigungen sowie Stoffwech-selprodukte aus Biofilmen zurückgehalten.Beides sind potentielle Nährstoffe für Mi-kroorganismen. Die bereits auf der Mem-bran siedelnden Mikroorganismen werdenvon der Nährstoffzufuhr abgeschnitten unddamit ihre Vermehrungsrate herabgesetzt.

Allerdings sollte auch bei dieser Verfah-rensweise auf eine Aktivkohlefiltrationnoch vor der Enthärteranlage nicht ver-zichtet werden, da auch Austauscherharzeempfindlich auf Chlor reagieren.

Schlussbemerkung

Nach einer im Papier des AK Wasser zi-tierten, 1994 veröffentlichten Umfrage bei3.094 deutschen Wasserversorgungsun-ternehmen, wurde bei 45 Prozent allerWasserversorgungsanlagen ständig des-infiziert, um die mikrobiologisch einwand-freie Qualität des Trinkwassers zu gewähr-leisten. Chlorhaltige Desinfektionsmittelwurden dabei zu 90 Prozent eingesetzt.Es ist davon auszugehen, dass sich dieZahlen bis heute nur geringfügig geänderthaben.

Nicht alle Wasserwerke müssen regelmäßigchloren. Doch ist nie auszuschließen, dassauch bei sonst bester Trinkwasserqualitäteine Situation eintritt, die eine Desinfek-tionsmaßnahme im gesamten Verteilungs-netz erfordert. Ob die Kommunikationzwischen Wasserversorgungsbetrieb undDialysezentren dann wohl immer funktio-niert?

Es empfiehlt sich also zum Schutz der Um-kehrosmosemembran vor Chlor immer,das Rohwasser über Aktivkohle zu filtern.Es spielt keine Rolle, ob ein Festbettfilteroder ein Blockfilter verwendet wird. Block-filter hingegen könnten weitere Vorteilefür den Betrieb solcher Umkehrosmose-Anlagen bringen, die aufgrund permanentoder periodisch niedriger Überströmungs-raten eher für ein Biofouling der Membrananfällig sind.

Autor:Dr. rer. nat. Arnd Goppelsröder

Walzbachtal

Literatur

Sontheimer, H., Crittenden, J.C., Summers, R.S. (Eds.): Activated

Carbon for Water Treatment. DVGW-Forschungsstelle am Engler-

Bunte-Institut der Universität Karlsruhe, Karlsruhe 1988.

Kolb, F.R.: Biologische Reinigung Xenobiotika-haltiger Abwässer

in einem Aktivkohle-Festbett-Schlaufenreaktor mit Membran-

Stoffübertragung. Berichte aus Wassergüte und Abfallwirtschaft.

Berichtsheft Nr. 128. TU München, München 1997.

Bendlin, H.: Reinstwasser von A bis Z. Grundlagen und Lexikon.

Weinheim, New York, Basel, Cambridge, Tokyo 1995.

Flemming, H.-C.: Biofilme, Biofouling und mikrobielle Schädigung

von Werkstoffen. Stuttgarter Berichte zur Siedlungswasser-

wirtschaft. Band 129. München 1994.

Flemming, H.-C.: Biofilme in Trinkwassersystemen. In: gwf Wasser

Special 139 (1998), S. 65-72.

Wichmann, K.: Natürliche organische Wasserinhaltsstoffe in der

Grundwasseraufbereitung. In: gwf Wasser Special 139 (1998),

S. 59-64

Papier des AK Wasser im BBU zur Trinkwasserhygiene. http://

home.dinx.de/members/11172/notizen/trink/igumedk1.html

11Dialyseaktuell

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12 Dialyseaktuell

Trinkwasser – Ausgangs-produkt zur Herstellung vonDialysewasser

Lassen Sie uns zunächst einen Blick aufdas eigentliche Ausgangsmaterial für Dia-lysewasser, unser Trinkwasser, werfen, dasoftmals keinesfalls mehr so »roh« ist, wiees die Natur bereitgestellt hat.

Als Rohwasser für die Aufbereitung vonreinem, bei der Herstellung von Dialyse-flüssigkeiten benötigten Wasser dient beiuns, wie auch in anderen Staaten, nahezuausschließlich Trinkwasser. Was als solchesbezeichnet werden darf, regeln in vielenLändern nationale Rechtsnormen. InDeutschland war dies bis vor kurzem dieTrinkwasserverordnung von 1990. Sie wur-de mittlerweile entsprechend der Richtli-nien 80/778/EWG und 98/83/EG modifi-ziert und damit den EU-Vorgaben für eineeuropaweite Harmonisierung der Trink-wassernormen angeglichen. Diese »neue«Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001) istseit dem 01. Januar 2003 gültig. Quintes-senz dieser Vorschrift ist, dass in »Wasserfür den menschlichen Gebrauch« keineKrankheitserreger oder chemischen Stoffein Konzentrationen enthalten sein dürfen,

die akut oder bei lebenslanger Nutzung(die Nutzung ist definiert in § 3) eine»Schädigung der menschlichen Gesund-heit besorgen lassen«. EntsprechendeGrenzwerte sind in den Anlagen 1 bis 3zur TrinkwV 2001 festgelegt.

Aufbereitung von natürlichemWasser zu Trinkwasser

Selbst dort, wo die Natur noch in Ordnungzu sein scheint, bereiten viele Wasserver-sorger das Rohwasser auf, bevor sie esals Trinkwasser an die Verbraucher abge-ben. Das geförderte Rohwasser stammtaus dem natürlichen Wasserkreislauf (Tab.).

Im Rohwasser kann die Zusammensetzungund Konzentration suspendierter und ge-löster Stoffe sehr verschieden sein: Sounterscheiden sich Grundwässer erheblichvon Oberflächenwässern, beispielsweiseTalsperrenwasser oder Wasser aus demUferfiltrat von Flüssen. Die Aufbereitungs-strategien müssen diesen Unterschiedengerecht werden und dabei gewährleisten,dass das Produkt »Trinkwasser« gesund-heitlich unbedenklich ist und keine tech-

Prinzipien der Aufbereitungvon Dialysewasser –

vom Wasserwerk zum Dialysegerät (Teil 1)

Wasser für die Hämodialyse

muss hinsichtlich mikrobiolo-

gischer und chemischer In-

haltsstoffe bestimmten Qua-

litätsnormen entsprechen.

Dialysewasser soll vor allem

frei von suspendierten Partikeln

und möglichst arm an gelösten

Stoffen sein. Das Ziel ist es, ein

einheitlich reines Lösungsmittel

für definierte Rezepturen von

Dialysierflüssigkeiten zur Ver-

fügung zu stellen. Trinkwasser

ist hierzu nicht geeignet, da es

solche Anforderungen nicht

erfüllt. Es muss vielmehr ent-

sprechend weiter aufbereitet

werden. Die einzelnen Herstel-

lungsschritte beschreibt Mikro-

biologe Dr. Arnd Goppelsröder

in unserer dreiteiligen Reihe.

Tab.: Herkunft des Rohwassers zur Trinkwasseraufbereitung in Deutschland (aus: Bank, 1995)

13Dialyseaktuell

nischen Probleme in Trinkwasserinstalla-tionen verursacht. An zwei Beispielen solldies stark vereinfacht vorgestellt werden:

Grundwasser wird häufig aus großen Tie-fen gefördert, in denen anaerobe Bedin-gungen vorherrschen. Entsprechend ist esim Extremfall frei von gelöstem Sauerstoff,besitzt einen relativ hohen Gehalt an ag-gressiver Kohlensäure (CO

2) und ist durch-

schnittlich zwischen 5 °C und 10 °C kalt.Grundwässer sind mineralienhaltig undenthalten vor allem die Kationen Na+, K+,Ca2+, Mg2+, Fe2+ und Mn2+ sowie dieAnionen HCO3–, Cl–, SO

4

2– und NO3–. DieAufbereitung hat hier primär die folgendenAufgaben: Eintrag von Sauerstoff undAustreiben des CO

2, Entfernung von Fe2+

und Mn2+ (Kasten). Insbesondere hoheKonzentrationen an wasserlöslichen Eisen-und Manganverbindungen – sie liegenmeist als Hydrogencarbonate, Chloride,Sulfate oder Nitrate vor – würden sich beiausbleibender Aufbereitung in Trinkwas-serleitungen und – Installationen sehrnachteilig auswirken. Dort wird das Wasserzunehmend Sauerstoff aufnehmen können.Die gelösten zweiwertigen Fe- und Mn-Ionen würden oxidiert und in unlöslicheVerbindungen überführt werden. Krusten-bildung in den Leitungen und schnell ver-stopfte Filter (»Verockerung«) wären dieKonsequenz. Im Dialysezentrum könntesich dies zusätzlich durch verstärktesScaling und Fouling an Umkehrosmose-membranen bemerkbar machen. DieserProzess wird nun im Wasserwerk gesteuertvorweggenommen, Eisen- und Mangan-verbindungen gezielt möglichst vollständigausgefällt und die Fällprodukte über Sand-filter entfernt.

kein Problem dar. Oberflächenwasser istdagegen häufiger durch Verschmutzungenaus Industrie und Landwirtschaft konta-miniert und enthält deutlich mehr kolloideTeilchen und suspendierte Partikel (Trüb-stoffe). Auch ist seine mikrobiologischeBelastung meist von anderer Qualität alsbei Tiefenwässern. Die Aufbereitung wirdzwangsläufig vielstufiger ablaufen. Anerster Stelle steht beispielsweise die Ent-fernung von Partikeln und von Kolloidenmittels Flockung und anschließender Se-dimentation und Filtration. Bei der Flockungwerden kleinste schwebende Teilchen,Kolloide und zum Teil auch gelöste Stoffein eine filtrierbare Form gebracht. Derar-tige Teilchen und Kolloide sind negativgeladen, stoßen sich daher ab und bleibendeshalb in der Schwebe. Durch Zugabeentsprechender Flockungshilfsmittel, etwapositiv geladene Eisen- oder Aluminium-salze, wird die negative Ladung neutrali-siert oder abgeschwächt, die Teilchenkönnen sich zusammenfügen und bildenFlocken. Während des Prozesses werdendie löslichen Eisen- oder Aluminiumsalzein unlösliche Verbindungen überführt undin die Flocken integriert. Das filtrierteRohwasser wird danach über Aktivkohle-filter geleitet, um organische und haloor-ganische Verunreinigungen zu entfernen,und muss oftmals aber auch noch hygie-nisiert werden. Hierbei wird das Wasserbeispielsweise ozonisiert, über eine UV-Strecke geleitet oder aber auch chloriert.

Schlussfolgerungen

Die den natürlichen Gegebenheiten an-gepasste Aufbereitung des Rohwassers inden Wasserwerken ermöglicht so man-chem Dialysezentrum, auf bestimmte Ver-fahrensschritte bei der Aufbereitung vonDialysewasser zu verzichten. Andererseitsbedeutet die routinemäßige oder episo-disch zu erwartende Hygienisierung desTrinkwassers mit Chlor aber auch, dieAufbereitungsstrategie im Dialysezentrumdanach auszurichten und die Möglichkeitzu schaffen, freies Chlor sowie dessenReaktionsprodukte auf geeignete Weisezu neutralisieren.

Nicht immer steht Trinkwasser zur Verfü-gung, das nach dem neuesten technischenStand aufbereitet wurde. Auch darf mansich der Tatsache nicht verschließen, dassmodernste Technik und der sie bedienendeMensch einmal versagen können. Schließ-lich können die Versorgungsleitungen vomWasserwerk bis zum Endverbraucher aufdem oft sehr langen Transportweg uner-wünschte chemische Verbindungen undPartikel an das Trinkwasser abgeben. Esempfiehlt sich also für jeden Betreibereines Dialysezentrums, intensiv mit seinemjeweiligen Wasserversorger zu kommuni-zieren und Informationen über die örtlichenGegebenheiten, etwa Einzelheiten über

Es entsteht beispielsweise auslöslichem Fe-Hydrogencarbonat dasunlösliche Fe-Hydroxid vereinfacht

wie folgt:

4 Fe(HCO3)2 + O

2 + 2 H

2O ⇔

4 Fe(OH)3 + 8 CO

2

Lösliches Manganchlorid wird überdas schwerlösliche Manganhydroxidzu unlöslichem Braunstein oxidiert:

2 MnCl2 + O

2 + H

2O ⇔

2 MnO(OH)2 + 4 HCl

2 MnO(OH)2 ⇔ 2 MnO

2 + 2 H

2O

Vereinfachte Reaktionsschemata zur

Fällung von löslichem Eisen und Mangan

(aus: Bank, 1995)

An die Aufbereitung von Oberflächen-wässern werden dagegen andere, meistkomplexere Anforderungen gestellt. Man-gan und Eisen stellen hier in der Regel

die Art der Trinkwasseraufbereitung unddie Besonderheiten im Versorgungsnetzeinzuholen. Auch die Beschaffenheit dereigenen Trinkwasser-Hausinstallationenkann von Bedeutung sein.

Die neue Trinkwasserverordnung schreibtjedem Wasserversorgungsunternehmen vor,einen Maßnahmenplan für eventuell auf-tretende Unregelmäßigkeiten in der Trink-wasserversorgung zu erarbeiten. Hierin istauch eine Meldekette ausgearbeitet, diesicherstellt, dass im Notfall alle sensiblenEinrichtungen unverzüglich informiert wer-den. Sie sollten sich vergewissern, dass IhrDialysezentrum darin aufgenommen wurde.

Literatur:

Bank, Matthias:

Basiswissen Umwelttechnik: Wasser, Luft, Abfall, Lärm.

3. aktualisierte und erweiterte Auflage. Vogel Verlag, Würzburg

1995.

Oehmichen, U.; Schmitz, M.; Seeliger, P.:

Die neue Trinkwasserverordnung. Der Kommentar aus rechtlicher

und technisch-wirtschaftlicher Sicht. Wvgw, Bonn 2001.

Autor:

Dr. rer. nat. Arnd Goppelsröder

Walzbachtal

14 Dialyseaktuell

An erster Stelle von Schritt 1 steht die

Entfernung von Partikeln

Unser Trinkwasser enthält suspendierteTeilchen, wie etwa Sand, Rost- und Karbo-natpartikel. Je nach Verfahren der Trink-wasseraufbereitung und Zustand des öf-fentlichen Versorgungsnetzes oder derTrinkwasser-Hausinstallationen, könnendiese in merklichen Mengen enthaltensein. Sand kann etwa bei Arbeiten amVerteilungsnetz ins Rohrsystem gelangen,während Rost und Karbonatpartikel sichvon Rohrwandungen oder darauf aufge-lagerten Krusten lösen können. GrößereMengen derartiger Teilchen führen imDialysezentrum auf Dauer zur Verblockungvon Aktivkohlefiltern und Enthärteranlagen,die parallel zu ihren jeweils eigentlichenFunktionen auch als mechanische Filterwirken. Umkehrosmosemembranen werdenebenso beeinträchtigt. Partikel solltendaher zuvor wirksam abfiltriert werden.Bei einer durchschnittlichen Partikelbe-lastung aus dem öffentlichen Versorgungs-netz eignen sich hierzu mechanische Par-tikelfilter entsprechend DIN 19 632, dieüblicherweise am Anfang der Trinkwas-serhausinstallation unmittelbar nach derWasseruhr eingebaut sind. Die Filtereins-ätze aus Kunststoff oder Metall müssen,je nach Bauart, regelmäßig ausgetauscht





gischer und chemischer Inhalts-

stoffe bestimmten Qualitäts-

normen entsprechen. Dialyse-

wasser soll vor allem frei von

suspendierten Partikeln und

möglichst arm an gelösten




Dialysierflüssigkeiten zur Verfü-

gung zu stellen. Trinkwasser ist

hierzu nicht geeignet, da es








Verfahrensschritt Zielsetzung

1 Entfernung von Partikeln und bestimmter gelöster Bestandteileaus dem Trinkwasser. Hierbei werden all die anorganischen,organischen und optimalerweise auch mikrobiologischen Ver-unreinigungen entfernt, die bei Schritt 2, der Umkehrosmose,störend oder gar schädigend Einfluss nehmen könnten.

2 Aufreinigung des vorbehandelten Wassers mit Hilfe der Umkehr-osmose zu »Umkehrosmosewasser« = »Permeat«, dem eigent-lichen Lösungsmittel für die Herstellung von Dialysierflüssig-keiten.

Tab.: Verfahrensschritte bei der Aufbereitung von Trink- zu Dialysewasser

Nach seiner Aufbereitung aus natürlichenRohwässern (vgl. Dialyse aktuell 7/2003)wird Trinkwasser über kilometerlange Rohr-systeme zu den Endverbrauchern geleitet.Es enthält abhängig von seiner Herkunftneben suspendierten Partikeln ein großesSpektrum gelöster organischer und an-organischer Komponenten.

Besonders die Härtebildner und das imRahmen von Hygienisierungsmaßnahmenkünstlich zudosierte Chlor können die Funk-tionsweise der empfindlichsten Aufbe-reitungsstufe im Dialysezentrum, der Um-kehrosmose, erheblich beeinträchtigen.Während Trinkwasser das Verteilungsnetzdurchfließt, kann seine Zusammensetzungoder Partikelfracht je nach Alter und Zu-stand des öffentlichen Rohrnetzes und derTrinkwasser-Hausinstallationen nachträg-lich verändert werden. Die Zielsetzung derWasseraufbereitung im Dialysezentrummuss folglich sein, in einem ersten SchrittInhaltsstoffe zu entfernen, die den Um-kehrosmoseprozess nachteilig beeinflus-sen oder die Membran schädigen. Imzweiten Schritt wird dann das Lösungs-mittel für die Dialysekonzentrate mittelsUmkehrosmose hergestellt, wobei auchdie restlichen der spezifisch für Dialyse-patienten schädlichen organischen undanorganischen Inhaltsstoffe zurückgehal-ten werden (Tab.).

15Dialyseaktuell

oder im eingebauten Zustand durch Rück-spülung gereinigt und nach DIN 1988 /TRWI Teil 8 gewartet werden. Es ist zubeachten, dass manuell gereinigte Filter-einsätze aus hygienischen Gründen nichtwieder verwendet werden dürfen. Beihoher Partikelbelastung, die eventuell auchaus der Hausinstallation selbst stammt,wird mittlerweile der zusätzliche Einsatzvon Quarzsandfiltern als Vorstufe zur Ak-tivkohlefiltration diskutiert.

Entfernung von freiem Chlorund (chlor-)organischenVerunreinigungen

Zur Entfernung von freiem und gebun-denen Chlor als Folge der Hygienisierungdes öffentlichen Trinkwasserverteilungs-netzes, sowie anderer (halogen-) organischerVerunreinigungen aus dem nunmehr me-chanisch vorgefilterten Trinkwasser emp-fiehlt es sich, eine Aufreinigung über

Aktivkohlefilter vorzunehmen. Freies Chlor,das die Umkehrosmosemembran angreifenwürde, wird hierbei im Kontakt mit derAktivkohle katalytisch zersetzt. GebundenesChlor und viele organische Verunreinigun-gen werden durch adsorptive Vorgängean die Aktivkohle gebunden. Da sichAktivkohlefilter durch die stetige Aufnahmevon Wasserinhaltsstoffen mit der Zeit er-schöpfen, muss unbedingt die vom Her-steller angegebene Standzeit beachtetund gegebenenfalls ein Austausch desFiltermaterials vorgenommen werden.

Entfernung von Härtebildnern

Um den Wirkungsgrad einer Umkehros-moseanlage zu erhöhen und die Membranvor Auflagerungen zu schützen, müssendie Härtebildner aus dem Betriebswassermöglichst vollständig entzogen werden.In Deutschland werden zur Dialysewasser-Herstellung verbreitet starksaure Katio-nenaustauscher eingesetzt, die vor Ortautomatisch mit Kochsalzlösung regene-riert werden können. Mit ihnen lässt sichkein vollentsalztes Wasser herstellen, dasie besonders dafür ausgelegt sind, Cal-cium- und Magnesium-Ionen, die wich-tigsten Härtebildner, zu binden. Diesebesitzen die größte Affinität zum hier ver-wendeten Austauscherharz.

Anionen, etwa Nitrit-, Nitrat-, Hydroxid-und Chlorid -Ionen, werden nicht zurück-gehalten und erscheinen unverändertauch im Produktwasser.

Bauprinzip einerEnthärtungsanlage

Die einfachste Ausführung einer Enthär-tungsanlage in Dialysezentren besteht auseinem Gehäuse, angefüllt mit einer Schüt-tung aus speziellen Ionenaustauscher-Harz-kügelchen (Durchmesser etwa 0,3 – 0,8 mm)und einer damit verbundenen Anlage zurHerstellung einer konzentrierten Kochsalz-lösung. Am Gehäuse des Austauschersbefinden sich Anschlüsse für die Zuführungdes aufzubereitenden Wassers, den Ab-lauf von enthärtetem Produktwasser unddie Zuführung der als Regenerierungs-mittel verwendeten Kochsalzlösung. Einseparater Ablauf für die bei der Regene-rierung anfallende Lösung nebst Spülwasserführt direkt in den Ausguss.

Schematische Darstellung der Enthärtung, A-D (Erläuterungen siehe Text)

16 Dialyseaktuell

Autor:Dr. A. Goppelsröder

Walzbachtal

Die mit dieser Gerätekombination verbun-denen Mess- und Regeleinheiten koordi-nieren automatisch die Produktion vonenthärtetem Wasser im Wechsel mit derRegeneration des verbrauchten Austau-scherharzes. Um die Wasseraufbereitungwährend der Regenerationszeit nicht un-terbrechen zu müssen, sind in der Regelzwei solcher Anlagen vorhanden, die ab-wechselnd betrieben werden.

Wirkungsweise der zur Wasser-enthärtung verwendetenIonenaustauscher

Starksaure Kationenaustauscher sind Kunst-harze, die durch Polymerisation von Styrolmit Divinylbenzol entstehen. Die Schlüs-selpositionen innerhalb eines solchenPolymers nehmen negativ geladene Sul-fonsäurereste mit ihren entsprechendenGegenkationen, etwa Na+, ein. Bei demhier besprochenen Typ des starksaurenKationenaustauschers sind alle derartigenBindungsstellen nach dem Einwirken einerKochsalzlösung mit Natrium-Ionen belegt(Abb. A).

Wenn das zu enthärtende Wasser darübergeleitet wird, verdrängt ein zweiwertigesCalcium- oder Magnesium-Ion jeweils zweieinwertige Natrium-Ionen aus dem Harz-gerüst und wird dort selbst gebunden.(Abb. C und D).

Ionenaustauscherharze geben so nachund nach ihre Natrium-Ionen im Tausch

mit den im Trinkwasser enthaltenen Kat-ionen ab. Die Natrium-Ionen gelangenim Gegenzug ins Weichwasser (Abb. D).

Nach einer gewissen Betriebszeit ist dasAustauscherharz weitgehend mit Härte-bildnern beladen und erschöpft. Nunmüssen diese wieder im Austausch mitNatrium-Ionen entfernt werden, um dasSystem wieder leistungsfähig zu machen.Eine annähernd gesättigte Kochsalzlö-sung wird zu diesem Zweck über dasHarzbett geleitet, bis der in Abbildung Askizzierte Zustand wieder erreicht ist. Durchden immensen Überschuss an Natrium-Ionen werden die Calcium- sowie Mag-nesium-Ionen wieder aus dem Harz ge-löst und ihre freiwerdenden Bindungs-stellen erneut mit Natrium-Ionen belegt.Die entstandene Lösung aus Härtebild-nern, Chlorid-Ionen und überschüssigemNaCl wird verworfen, ebenso das an-schließend zur Spülung benötigte Wasser.Die nunmehr regenerierte Anlage ist hier-durch wieder zur Wasserenthärtung ge-eignet.

Weichwasser ist der eigentlicheRohstoff für die Umkehrosmose

Das in mehreren Etappen vorgereinigteund enthärtete Wasser (Weichwasser) dientnun als »Rohwasser« für den wichtigsten,zweiten Schritt der Dialysewasseraufbe-reitung, die Umkehrosmose. Dieses Ver-fahren wird Gegenstand des nächstenund letzten Beitrags in dieser Reihe sein.

Literatur

Bendlin, H.: Reinstwasser von A-Z. Grundlagen und Lexikon.VCH-Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, New York, Basel,Cambridge, Tokyo 1995.

DVGW Deutsche Vereinigung des Gas und Wasserfaches e.V.(Hrsg): Praxis der Trinkwasser-Installation. Aktuelle Empfehlungenzur DIN 1988 und den dazugehörigen DVGW-Arbeitsblättern.DVGW-Fachbuchreihe Praxis. 1. Auflage. wvgw Wirtschafts- undVerlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH, Bonn 2002.

Günter, R.: Wasseraufbereitung für die Dialyse. In: H. E. Franz(Hrsg): Dialyse 1998. 23. Internationale Dialysefachtagung fürKrankenschwestern und Krankenpfleger. Pabst Science Publi-shers, Lengerich, Berlin, Düsseldorf, Leipzig, Riga, ScottsdaleAZ (USA), Wien, Zagreb 1998.

Goppelsröder, A.: Überlegungen zum Einsatz von Aktivkohle-filtern in Wasseraufbereitungssystemen für die Hämodialyse. Dia-lyse aktuell 7/2002, S. 34-37- Prinzipien der Aufbereitung von Dialysewasser – vom Wasser-

werk zum Dialysegerät (Teil 1). Dialyse aktuell 7/2003, S. 36-38

17Dialyseaktuell

Weichwasser, das unter Verwendung derbereits erläuterten Aufbereitungsschrittehergestellt wurde, dient als Rohwasser fürzentrale Umkehrosmoseanlagen in Dialy-sezentren. Im Vergleich zum Trinkwasserist die Qualität und die Quantität darin sus-pendierter und gelöster Stoffe wesentlichverändert.

Ein erheblicher Anteil der im Trinkwasservorhandenen organischen Verbindungenwurde über die Aktivkohlefiltration ent-fernt. Das eventuell zu Desinfektions-zwecken bereits vom Wasserwerk zuge-setzte freie Chlor wurde katalytisch neu-tralisiert. Mit Hilfe einer nachgeschaltetenEnthärtungsanlage wurden härtebildendeKationen, überwiegend die zweiwertigenCalcium- und Magnesium – Ionen, gegeneinwertige Natrium – Ionen ausgetauscht.Sie sind nun stattdessen in entsprechen-der Menge im Weichwasser gelöst. Dieim Trinkwasser enthaltenen Anionen er-scheinen nahezu unverändert auch imWeichwasser.

Von der erhöhten Natriumkonzentrationabgesehen, kommen eventuell neue Par-tikel und Verbindungen hinzu, die ihren Ur-sprung in den genannten Aufbereitungs-prozessen haben. Es sind überwiegendbiogene Verunreinigungen. Biofilme ent-stehen sehr rasch auf den großen Ober-flächen der Aktivkohlegranulate und mit-unter auf den Kügelchen der Austauscher-harze. Bisweilen sind sie auch auf denmedienberührenden Teilen der Rohr- undSchlauchleitungen zur Umkehrosmose-anlage zu finden. In diesen Biofilmen fin-det ein reger Stoffwechsel statt: Mikroor-ganismen werden darin zersetzt oder ver-mehren sich. Stoffwechsel- und Zerset-zungsprodukte, sowie tote und lebende,vermehrungsfähige Zellen können an dasvorbeifließende Wasser abgegeben werdenund erscheinen schließlich in gelegentlichnicht unerheblichen Mengen im Weich-wasser.

Mit Hilfe der Umkehrosmoseanlage kön-nen solche, während des Aufbereitungs-prozesses nicht beeinflussten oder neu hin-zugekommenen Partikel und Substanzenzum größten Teil entfernt werden. Von ei-nigen Ausnahmen abgesehen, beträgt die

Rückhalterate einer optimal funktionieren-den Umkehrosmoseanlage für viele ge-löste Bestandteile (Tab.) zwischen 90 bis99 Prozent und für suspendierte Partikelinklusive Mikroorganismen annähernd100 Prozent. Die Trenngrenze verfügbarerMembranen liegt zwischen 0,0001 und0,01 µm. Das Rückhaltevermögen einerUmkehrosmosemembran ist von den Ei-genschaften der abzutrennenden Sub-stanzen, dem verwendeten Membrantypund von verschiedenen Betriebspara-metern abhängig, beispielsweise der Was-sertemperatur und dem angelegten Be-triebsdruck.





gischer und chemischer Inhalts-

stoffe bestimmten Qualitäts-

normen entsprechen. Dialyse-

wasser soll vor allem frei von

suspendierten Partikeln und

möglichst arm an gelösten




Dialysierflüssigkeiten zur Ver-

fügung zu stellen. Trinkwasser

ist hierzu nicht geeignet, da es








Tab.1: Rückhalterate einer gewickelten Composite-Membran bei

einem Betriebsdruck von 14-18 bar für einige ausgewählte

Substanzen (kombiniert nach Angaben von Nörpel, 1994)

18 Dialyseaktuell

Prinzip der Umkehrosmose

Das grundlegende Phänomen zum Ver-ständnis der Umkehrosmose (engl. Re-verse Osmosis, RO) ist der Vorgang derOsmose.

Ist eine wässrige Lösung und das entspre-chende reine Lösungsmittel durch eine(in der Praxis unrealistisch) nur für Wasser-moleküle durchlässige, semipermeableMembran getrennt, kann Folgendes be-obachtet werden: Zunächst ist auf beidenSeiten mit jeweils gleichem Volumen undgleich hohen Flüssigkeitsständen ein iden-tischer hydrostatischer Druck eingestellt(Abb. 1.1). Aus dem Lösungsmittel diffun-dieren Wassermoleküle durch die Mem-bran auf die Seite der Lösung im Bestre-ben, einen Konzentrationsausgleich zwi-schen den beiden Flüssigkeiten herzu-stellen. Diese spezielle Form der Diffusiondurch eine semipermeable Membran hin-durch wird als Osmose bezeichnet. Diesich hierdurch immer weiter verdünnendeLösung nimmt infolge der Wasserauf-nahme an Volumen zu, ihre Flüssigkeits-säule steigt, diejenige auf der Lösungs-mittelseite sinkt. Gelöste Bestandteile pas-sieren im Idealfall die Membran hierbeinicht. Schließlich wird ein Gleichgewichterreicht zwischen der Kraft, welche dieWassermoleküle des Lösungsmittels durchdie Membran auf die Seite der wässrigenLösung treibt und dem hydrostatischenDruck, der ihr auf Seiten der Lösung in-folge der höheren Flüssigkeitssäule ent-gegen wirkt (Abb. 1.2). Gleiches kannübrigens auch bei Lösungen unterschied-lich hoher Konzentration beobachtet wer-den, die durch eine derartige Membrangetrennt sind. Dieser hydrostatischeÜberdruck wird als »osmotischer Druck«bezeichnet.

Umkehrosmose

Bei der Umkehrosmose werden die Druck-verhältnisse auf beiden Seiten manipu-liert. Legt man über eine Druckerhö-hungspumpe einen Druck auf Seiten derLösung an, der größer ist als der zu er-wartende osmotische Druck (Abb. 1.3),werden die Wassermoleküle durch dieMembran in umgekehrter Richtung ausder Lösung zum Lösungsmittel hin trans-portiert (Abb. 1.4).

Abb. 1: Stark schematische Darstellung von Osmose und Umkehrosmose (Erläuterungen im Text)

Abb. 1.1

Abb. 1.2

Abb. 1.3

Abb. 1.4

19Dialyseaktuell

Autor:Dr. rer. nat. A. Goppelsröder

Walzbachtal

Abb. 2: Schematischer Querschnitt durch ein Wickelmodul (Erläuterungen im Text)

Die zentralen Umkehrosmose-anlage im Dialysezentrum

Das Kernstück einer Umkehrosmosean-lage ist ein Druckkörper, der die Umkehr-osmosemembran beherbergt. In Dialyse-zentren werden heutzutage fast aus-schließlich Wickelmembranmodule ver-wendet, die in ein Druckrohr eingepasstsind. Eine Anordnungsmöglichkeit beimWickelmembranmodul besteht darin, zweiMembranen spiralförmig um ein zentrales,gelochtes Sammelrohr zu wickeln. Es wer-den überwiegend mehrschichtig aufge-baute Membranen (Asymmetrische Memb-ranen und Composite-Membranen) ver-wendet, die aus einer dünnen, für dieStofftrennung verantwortlichen Trenn-oder Sperrschicht, und einer aus ein- odermehreren Lagen bestehenden stabilisie-renden Stützschicht zusammengesetztsind. Die Wicklung erfolgt so, dass sichdie Trenn- und die Stützseiten der beidenMembranen jeweils gegenüber liegen.Dazwischen sind jeweils netzförmige Ab-standshalter (Spacer) eingelegt. Die Stütz-seiten werden zusammen mit den sie tren-nenden Spacer am Rande der Membran-bahnen verklebt und hierdurch abge-dichtet (Abb. 2).

Weichwasser (=»Lösung«), jetzt als »Roh-wasser« oder englisch »Feed« bezeichnet,wird unter Druck kontinuierlich in dieje-nigen Zwischenräume geleitet, die durchdie Trennschichten zweier gegenüberlie-gender Membranbereiche begrenzt wer-den. Der hierbei angelegte Druck beträgtbei vielen Anlagen in Dialysezentren zwi-schen 10 und 20 bar.

In der Folge werden Wassermoleküle durchdie Trennschichten auf die andere Memb-ranseite gedrückt und in die von den Stütz-

schichten begrenzten Zwischenräume auf-genommen. Letztere kommunizieren nurmit dem zentralen Sammelrohr, in welchesdas Produktwasser geleitet wird. Das Pro-duktwasser ist wesentlich niedriger kon-zentriert, als das Rohwasser und entsprichtannähernd dem »Lösungsmittel«. Es wirdjetzt als »Umkehrosmosewasser« oder»Permeat« bezeichnet und vom Sammel-rohr über einen Druckminderer ins Ver-sorgungssystem des Dialysezentrums ge-speist.

Auf der Rohwasserseite der Modulwicklungentsteht eine zunehmend konzentrierteLösung, das »Konzentrat« oder »Retentat«,welches kontinuierlich in den Abfluss ge-leitet werden muss. Würde dies nicht ge-schehen, erhielte man eine so hoch kon-zentrierte Lösung, dass das Löslichkeits-produkt einzelner gelöster Bestandteileüberschritten (»Scaling«) oder Kolloideinstabilisiert (»Fouling«) und ausfallenwürden. Ähnliche Probleme könnten sus-pendierte Partikel hervorrufen, die zuneh-mend auf der Membranoberfläche abge-lagert würden (»Silt«). Niederschläge aufder Membran beeinträchtigen deren Ef-fektivität erheblich oder verblocken sie voll-ständig. Infolge des ständigen Zuflussesvon Rohwasser und des Ableitens von über-schüssigem Konzentrat (vgl. Abb. 2) wirdjedoch eine über die Membranoberflächestreichende Strömung erzeugt, durch diesolche Probleme verhindert oder minimiertwerden (Querstrom-Filtration, Cross-Flow-Filtration).

Ein Regelventil am Konzentratabgangsteuert den Anteil des zu verwerfendenKonzentrats, des nachfließenden Roh-wassers und damit auch das Verhältnisvon Konzentrat zu Permeat.

Schlussbemerkung

Mit der Beschreibung der Umkehrosmoseliegt Ihnen nun das letzte geplante Elementin der Trilogie »Prinzipien der Wasserauf-bereitung in der Dialyse – vom Wasserwerkzum Dialysegerät« vor. Damit sind wirallerdings noch nicht direkt »am Dialyse-gerät« angelangt. Aufbereitungsprozesse,die insbesondere die hygienische Quali-tät von Permeat bis zur Einspeisung insDialysegerät betreffen, wurden nicht an-gesprochen. Diese Problematik wurdebereits in früheren Beiträgen in Dialyseaktuell ausführlich diskutiert.

Literatur

Baker, R. W.: Membrane Technology and Applications. McGraw-

Hill, New York u.a. 2000.

Nörpel, C.: Spezifische Anforderungen an Trink-, Brau- und

Getränkewasser unter besonderer Berücksichtigung der

Membrantechnik. In: K. Marquart et al.: Rein- und Reinst-

wasseraufbereitung. Kontakt u. Studium. Band 391. Expert

Verlag, Renningen-Malmsheim 1994, S. 162 ff.

Bendlin, H.: Reinstwasser von A-Z. VCH, Weinheim, New York,

Basel, Cambridge, Tokyo 1995.

20 Dialyseaktuell

Konzentrat-Systeme mit Zentralversorgungarbeiten zwar nicht wesentlich kosten-günstiger, sind aber umweltfreundlicherund einfacher zu handhaben als eine de-zentrale Versorgung der einzelnen Dialy-segeräte über Kanister. Nicht ohne Grundwurden zentrale Konzentrat-Versorgungs-systeme bereits in den 90’er Jahren gernevon den Betreibern der Dialysezentrenakzeptiert.

Als unter Umständen problematisch er-wiesen sich jedoch schon bald »zentrale«Bikarbonatversorgungen aufgrund hygie-nischer Bedenken. Bikarbonat-Konzentratist bekanntermaßen recht anfällig gegen-über einer Verkeimung (Grassmann et al.2000) und in relativ kurzer Zeit bilden sichBiofilme auf allen medienberührten Ober-flächen (Man et al. 1998, eigene Beob-achtungen), wenn keine geeigneten Ge-genmaßnahmen getroffen werden (Abb.1). Ein solcher Biofilm kann bei neuerenBikarbonat-Zentralversorgungssystemenmit speziell entwickelter Verfahrenstechnikverhindert werden, die allerdings bei»klassischen« Anlagen nicht eingesetztwird. Bei der Bikarbonat-Versorgung kom-men immer häufiger Kartuschen zum Ein-satz, die mittlerweile als ausgereiftes Pro-dukt – als Einmalartikel sowie in wiederbe-füllbarer Form – an fast jedem Dialyse-gerät genutzt werden können. Damitdürfte hier das Problem »Verkeimung«gelöst sein.

Dass solche Bedenken für das saure Kon-zentrat, wenn diese denn gelegentlich be-stehen, ungerechtfertigt sind, soll in derFolge ausgearbeitet werden.

Will ein Dialysezentrum aufgrund größerwerdenden Kostendrucks nennenswertsparen, bleibt als eine der wenigen Mög-lichkeiten die Selbstherstellung des saurenKonzentrats. In der Regel fällen dieseEntscheidung Zentren, die bereits überein zentrales Versorgungssystem verfügen,da solche Überlegungen in dieser Ver-bindung am meisten Sinn machen. Wirhaben uns deshalb die Frage gestellt, obdie Gefahr einer Verkeimung in der Kom-bination Selbstherstellung/Zentralver-sorgung größer ist als bei einer industri-ellen Versorgung.

Stand des Wissens

Es gibt keine uns bekannte Veröffentlichungoder Beobachtung, dass ein sachgerechtbetriebenes Zentralversorgungssystem fürSäurekonzentrat auch älterer Bauart je-mals verkeimt wäre. In der neueren Über-

sichtsliteratur findet sich hierzu die Aus-sage, die hohe Salzkonzentration und derniedrige pH-Wert verhindere ein Mikro-organismenwachstum, Säurekonzentrat sei»autosteril« (etwa: Bonnie-Schorn et al.1998, Grassmann et al. 2000). Arbeiten,die solches belegen, werden nicht zitiert.Uns ist lediglich die Veröffentlichung vonMergeryan et al. (1994) bekannt, in derdies durch Untersuchungsergebnisse un-termauert wird.

Was den kritischen Geist in diesem Zu-sammenhang jedoch etwas unsicher inder Beurteilung werden lässt, ist die Tat-sache, dass selbst hochprozentige Salz-lösungen von Mikroorganismen besiedeltwerden können. Viele dieser Spezialistenkönnen extreme Elektrolyt-Verhältnisseertragen oder setzen diese sogar voraus.Zu ihnen gehören Vertreter der halophilenEubakterien, Cyanobakterien (Galinski 1995,Wagner 1995) oder bestimmte Mikro-algen (Kirst 1995).

Gibt es folglich Organismen, die in derLage sind, sich in Säurekonzentrat-Sys-temen zu etablieren?

Die Herstellung von Säurekonzentrat er-folgt nicht unter Reinstraumbedingungen.In einem sauberen Raum werden idealer-weise von einer entsprechend mit Labor-kittel, Kopfhaube, Einmalhandschuhen undMund-Naseschutz ausgerüsteten Personmanuell einem mit Umkehrosmosewassergefüllten Mischtank definierte Salz- und

Mikrobiologische Experimentemit Säurekonzentrat –

ist Säurekonzentrat »autosteril«?

Angesichts einer angespann-

teren Finanzsituation im Ge-

sundheitswesen müssen Be-

treiber von Dialysezentren ihre

Betriebskosten schärfer kalku-

lieren. Konzentrat-Systeme mit

Zentralversorgung im Dialyse-

zentrum könnten eine Alterna-

tive zu dezentraler Versorgung

einzelner Dialysegeräte über

Kanister sein. Wie steht es aber

um die Hygiene dieser »zentra-

len« Konzentrat-Versorgungen?

Dieser wichtigen Frage wird in

diesem Beitrag nachgegangen.

Abb. 1: Biofilm auf der inneren, medienberührenden Oberflächeeines Schlauches (Schlauchmaterial unbekannt) aus ei-ner Bikarbonat-Zentralversorgung. Färbung: Lactophe-nolblau; Objektiv. 100 x, Ölimmersion.

21Dialyseaktuell

Essigsäuremengen (Eisessig) im richtigenVerhältnis zudosiert (zirka-Angaben derFirma CK-Medizintechnik: 23 % verschie-dene Salze, 3 % Glucose, 0.6 % Eisessig,pH zwischen 3 und <4). Bereits dieseVorgehensweise schließt eine, wenn auchgeringe Kontaminationsgefahr der Lösungmit Umweltkeimen nicht aus. Die entstan-dene Lösung wird über ein mehr oder we-niger langes Leitungsnetz an die Orte desVerbrauchs transportiert. Dort wiederumbesteht die Möglichkeit eines Keimein-trages über die Entnahmekupplungen fürSäurekonzentrat am Dialyseplatz. Hygie-nisch bedenklich wäre es, wenn ein Teilder so ins System gelangten Mikroorga-nismen fähig wäre, sich dort zu vermehrenund in Form von Biofilmen zu etablieren.Um Hinweise darüber zu erhalten, ob Keimeder menschlichen Haut und Schleimhäutesowie möglicherweise zu einer besonderenAnpassung befähigte Mikroorganismenaus der Umwelt im Säurekonzentratwachsen und Biofilme bilden können,haben wir einfache, orientierende Expe-rimente durchgeführt.

Erstes Experiment

Wie eine früher gemachte, unveröffent-lichte Beobachtung gezeigt hatte, war aufder inneren Oberfläche eines lange be-nutzten Schlauchsegments aus der Wand-leitung einer Säurekonzentrat-Versorgungs-anlage mikroskopisch keinerlei Anzeicheneines Biofilms zu erkennen. Im aktuellenFall hatten wir die Gelegenheit, ein der-artiges Schlauchsegment (PU = Polyu-rethan) aus einem Dialysezentrum erneutmikroskopisch zu untersuchen. Es han-delte sich um Material, mit dem seit un-gefähr acht Jahren Säurekonzentrat zuden Dialyseplätzen geleitet wurde.

Von der inneren, medienberührendenOberfläche des Schlauchstücks wurdenmit einer Rasierklinge Flächenschnitteangefertigt, diese in Lactophenolblau aufeinem Objektträger eingedeckt und an-schließend lichtmikroskopisch untersucht.

Das Ergebnis war eindeutig: Es war keineBesiedlung durch Mikroorganismen er-kennbar. Lediglich einige locker verstreute,anorganische Partikel, eventuell Ausfäl-lungen aus der Lösung, waren zu erkennen(Abb. 2).

Zweites Experiment

Zunächst sollte untersucht werden, wiesich ubiquitäre Umweltmikroorganismen,die einen Teil der natürlichen menschlichenHaut- beziehungsweise Schleimhautflora(das Bakterium Staphylococcus aureus, derHefepilz Candida albicans) bilden bezie-hungsweise etwa auch aus Staub (das an-aerob wachsende Bakterium Clostridiumsporogenes) isoliert werden können (Brandisund Pulverer 1988), in Säurekonzentratverhalten. Während Staphylococcus aureusund Candida albicans vegetative Zellenentwickeln, die gegen chemisch/physika-lische Stressfaktoren relativ empfindlichreagieren, vermag Clostridium sporogenessehr resistente Endosporen als Überdaue-rungsstadien zu bilden.

Nach DAB 10 wurden je 10 ml einer fer-tigen Säurekonzentratlösung mit 106 KBEStaphylococcus aureus, Clostridium spo-rogenes beziehungsweise Candida albi-cans beimpft und 48 Stunden bei 37 °Cinkubiert. Die beimpften Proben wurdenabfiltriert, die Filter mit physiologischerKochsalzlösung gewaschen und anschlie-ßend auf entsprechend geeigneten Nähr-medien bebrütet. Nach einer Bebrütungs-dauer von 48 h bei 37 °C konnten dieKeime nicht mehr nachgewiesen werden.Offenbar waren alle lebensfähigen Zellenim Säurekonzentrat abgestorben oder sogeschädigt worden, dass sie nicht mehrfähig waren, sichtbare, auszählbare Ko-lonien auf den angebotenen Nährmedienzu bilden. Bezüglich S. aureus und C.albicans decken sich diese Ergebnisse mitden Beobachtungen von Mergeryan et al.(1994), die jedoch Clostridium sporoge-nes nicht untersucht hatten, dafür aberbei den hier nicht berücksichtigtenBakterienarten Pseudomonas aeruginosaund Escherichia coli eine vergleichbareletale Wirkung von Säurekonzentrat er-mittelt hatten.

Drittes Experiment

Garten- oder Komposterde enthält eineVielzahl von Bakterien und Pilze. Dasdarin anzutreffende Artenspektrum stellteine potentielle Quelle der Kontaminationu.a. auch für Dialyseflüssigkeiten aufgrunddes Eintrags von keimhaltigen Staub ausder Umgebung dar. Insbesondere seienhier Eubakterien, darunter viele Sporen-bildner, und saprophytische Deuteromy-ceten (viele »Schimmelpilze«) mit ihrenKonidien erwähnt.

Schimmelpilze gedeihen im Gegensatz zuden meisten Bakterien oftmals auch nochbei sehr niedrigen pH-Werten unter pH 3.Viele von ihnen begnügen sich darüberhinaus mit extrem geringen Nährstoffge-halten und bilden sogar auf reinem Was-seragar noch Myzel aus. Verschiedene,häufig nachweisbare Pilzarten sind zu-mindest halotolerant, können also auchhöhere Elektrolytkonzentrationen vertragenund Biomasse bilden.

Ein Jahre zurückliegendes Experiment mitBlumenerde und einem Säurekonzentrataus einem handelsüblichen Kanister hattegezeigt, dass in unverdünntem Säurekon-zentrat kein Myzelwachstum sichtbar war,sich dagegen in mit Aqua demin. aufetwa 30 Prozent verdünntem Konzentratein nicht näher bestimmter Pilz sichtbarentwickeln konnte und submers Myzelgebildet hatte. Gerade diese Beobachtungregte uns zu folgendem Experiment an:Je drei Reagenzglasröhrchen mit Schraub-kappenverschluss wurden mit 5 ml Säure-konzentrat (unverdünnt) oder einem mitAqua demin. verdünnten Säurekonzentrat(80 %, 50 % und 20 % Säurekonzentrat)unsteril beschickt und mit je einer mais-korngroßen Menge unbehandelter Kom-posterde versehen. Die Ansätze wurdenbei Raumtemperatur vier Wochen inku-biert und wöchentlich auf Myzelwachstumund Trübung kontrolliert. Nach Abschlussder vierwöchigen Inkubation wurden dieAnsätze aufgeschüttelt und Flüssigkeit mitsuspendierten Komposterdepartikeln ent-nommen. Hiervon wurden Ausstrichprä-parate angefertigt und nach Eindeckelungin Lactophenolblau lichtmikroskopischauf Mikroorganismen-Wachstum (Bakte-rien, Pilzhyphen, Hefen) untersucht.

In unverdünntem und in den auf 80 Prozentund 50 Prozent mit Aqua demin. verdünn-ten Ansätzen konnte mikro- und makro-skopisch keinerlei Hinweis auf ein Wachs-tum gefunden werden (Abb. 3).

Abb. 2: Innere Oberfläche eines Schlauchs (PU) aus einem Säure-konzentrat-Versorgungssystem, etwa 8 Jahre in Betrieb.Keine Mikroorganismen feststellbar. Lediglich einige dunkle,anorganische Partikel sind erkennbar. Kleine, runde, sei-fenblasenartige Gebilde im Hintergrund sind material-spezifische Strukturen des Schlauches. Färbung: Lacto-phenolblau; Objektiv 100 x, Ölimmersion.

Abb. 3: Komposterdepartikel (Pflanzenfragment) aus einem An-satz mit unverdünntem Säurekonzentrat, Ausstrich-präparat. Kein Mikroorganismenwachstum erkennbar.Färbung: Lactophenolblau; Trockenobjektiv 40x.

22 Dialyseaktuell

Lediglich in dem auf 20 Prozent derAusgangskonzentration verdünnten Säu-rekonzentrat wurde ein heller Flaum vonMyzel sichtbar, der die im Ansatz sedi-mentierten Komposterdepartikel bedeckte(Tab. 1). Die lichtmikroskopische Analysevon Ausstrichpräparaten (Tab. 2) bestä-tigte diese Beobachtungen. Neben fädi-gem Myzel von Hyphenpilzen (Abb. 4)konnten in dem am stärksten verdünntenAnsatz auch noch vereinzelt Hefezellennachgewiesen werden (Abb. 5). Bakterienwaren im mikroskopischen Ausstrich nichtzu finden.

Diskussion der Ergebnisse

Die Experimente haben gezeigt, dass ve-getative Zellen von ausgewählten Test-organismen im Säurekonzentrat vollständiginaktiviert wurden. Die Ergebnisse eineranderen Autorengruppe (Mergeryan et al.)wurden hierbei für die gemeinsam ver-wendeten Testorganismen bestätigt. Auchbei extrem hoher Kontamination von un-verdünntem und verdünntem Säurekon-zentrat durch Beimpfen mit unbehandelterKomposterde wurde weder makro- nochmikroskopisch ein Wachstum beziehungs-weise die Vermehrung von Mikroorga-nismen festgestellt. Nur bei einem, mitAqua demin auf 20-prozentiges Säure-konzentrat verdünnten Ansatz, wurdensichtbare Hyphen auf den Komposterde-partikeln am Boden der Kulturröhrchengebildet. Mikroskopisch konnten darüberhinaus auch vereinzelt knospende Hefe-zellen beobachtet werden.

Schließlich konnte lichtmikroskopisch anSchlauchmaterial, welches nahezu achtJahre in einer Säurekonzentrat-Versor-gungsanlage eines Dialysezentrums ein-gesetzt war, belegt werden, dass sichwährend der langen Betriebsdauer keineMikroorganismen auf den medienberüh-renden Schlauchflächen etabliert hatten.Eigene, früher gemachte, Beobachtungenwurden hierdurch bestätigt.

Die Ergebnisse lassen den Schluss zu,dass aufgrund der chemischen Zusam-mensetzung des Säurekonzentrats einMikroorganismenwachstum beziehungs-weise eine Vermehrung unterbundenwurde. Die Ableitung hieraus, Säurekon-zentrat sei »autosteril«, wäre allerdingsunzulässig. Zum einen wurden lediglicheinige orientierenden Experimente durch-geführt. Eine statistische Absicherung derAussagen kann in diesem Rahmen natur-gemäß nicht durchgeführt werden. Ande-rerseits geben sie keinen Anhaltspunktdarüber, ob insbesondere Dauerstadienvon Mikroorganismen zur Gänze abge-tötet oder »nur« in ihren Lebensaktivitätenauf nahezu Null reduziert wurden. DieserFrage wird in weiteren Experimentennachgegangen und zu gegebener Zeithierüber berichtet werden.

Auf Grundlage der bisher vorliegendenResultate ist davon auszugehen, dass insachgerecht hergestelltem Säurekonzentratkeine Vermehrung von Mikroorganismenund keine Biofilmbildung auf medienbe-rührenden Materialien stattfinden kann.

Abb. 4: Komposterdepartikel (Pflanzenfragment) aus einem An-satz mit 20 %igem Säurekonzentrat, Ausstrichpräparat.Das Fragment ist mit Pilzhyphen bewachsen. Lactophe-nolblau; Trockenobjektiv 40x.

Abb. 5: Knospende Hefezelle (Bildmitte) aus einem Ansatz mitKomposterde in 20 %igem Säurekonzentrat, Ausstrich-präparat. Färbung: Lactophenolblau; Objektiv 100 x,Ölimmersion.

Literatur

Grassmann, A.; Uhlenbusch-Körwer, I.; Bonnie-Schorn, E.;Vienken, J.: Composition and management of hemodialysisfluids. Pabst Verlag, Lengerich, Berlin, Riga, Rom, Zagreb 2000.

Bonnie-Schorn, E.; Grassmann, A.; Uhlenbusch-Körwer, I.; We-ber, C.; Vienken, J.: Water quality in hemodialysis. FreseniusMedical Care, Bad Homburg/Oberursel 1998)

Galinski, E.A.: Halophile und halotolerante Eubakterien. In:Hausmann, K. und Kremer, B.P: Extremophile: Mikroorganismenin ausgefallenen Lebensräumen. 2. Auflage. VCH Verlag, Wein-heim, New York, Basel, Cambridge, Tokyo 1995, S. 89-112.

Wagner, G.: Halobakterien – Leben im biotischen Grenzbereich.In: Hausmann, K. und Kremer, B.P: Extremophile: Mikroorga-nismen in ausgefallenen Lebensräumen. 2. Auflage. VCH Verlag,Weinheim, New York, Basel, Cambridge, Tokyo 1995, S.141-157.

Kirst, G.O.: Halophile Mikroalgen. In: Hausmann, K. undKremer, B.P: Extremophile: Mikroorganismen in ausgefallenenLebensräumen. 2. Auflage. VCH Verlag, Weinheim, New York,Basel, Cambridge, Tokyo 1995, S.159-176.

Mergeryan, H.; Bode, U.; Schwartz, P.; Hildebrand, U.:Wachstumsverhalten unterschiedlicher Keime in verschiedenenin der Dialyse genutzten Flüssigkeiten. In: Referate zum 5. Se-minar der Dr. med. Curt Möller-Gedächtnisstiftung. Kassel 1994,S. 87-97

Brandis, H. und Pulverer, G.: Lehrbuch der MedizinischenMikrobiologie.G. Fischer Verlag, Stuttgart, New York 1988

Autoren:

Dr. rer. nat. Arnd GoppelsröderMikrobiologe

Dr. rer. nat. Wolfgang WeberApotheker

Dipl.-Ing. Wolfgang Kahn

Tab. 1: Makroskopische Auswertung auf Anzeichen von Mikroorganismenwachstum der Ansätze von Säurekonzentrat und den davonmit Aqua demin. hergestellten Verdünnungen nach Beimpfung mit Komposterde. Inkubation bei Raumtemperatur, Inkubations-dauer: 4 Wochen (0=kein sichtbares Mycelwachstum, keine Trübung; +=sichtbares Mycelwachstum, ++ Trübung)

Tab. 2: Mikroskopische Auswertung der Ansätze (vgl. Tab. 1) aufAnzeichen von Mikroorganismenwachstum (0 = keineBakterien, Hefen oder Hyphenpilze nachweisbar; +=Pilzhyphen, ++ = Hefen, +++ = Bakterien nachweisbar)

23Dialyseaktuell

Seit nahezu 15 Jahren bietet die CK-Medi-zintechnik GmbH & Co. KG unterschied-liche Lösungen zur Selbstherstellung vonKonzentraten an. Damit wird bereits Ent-scheidendes für eine Kontrolle der ein-gesetzten Konzentrate getan. Weltweithaben dies viele Zentren erkannt undnutzen schon lange die Einfachheit dieserSysteme – auch unter dem Gesichtspunkt»erweiterte Flexibilität« bei der Konzen-tratauswahl – für Bicarbonat und sauresKonzentrat. Die Verfügbarkeit pharma-zeutisch einwandfreier und exakt dosierterSalzpakete sowie zuverlässiger Technikaus zertifiziertem Betrieb lassen eine Rea-lisierung einfach und kostengünstig ge-stalten.

»Die Selbstherstellung von Konzentrat inunserem Klinikzentrum seit nunmehr überdrei Jahren hat uns überzeugt, so dasswir uns leicht auch in unserem zweitenZentrum für eine solche Anlage entschei-den konnten«, äußert sich Prof. Dr. OttmarKnoll in Bad Wildungen mit zwei zertifi-zierten Dialysen.

Aber Konzentrat stellt nur einen gewissenAnteil an sauberer Dialysierflüssigkeit dar.Ein weiterer entscheidender Faktor ist dieUmkehrosmoseanlage zur Entsalzung undKeimrückhaltung. Hierbei angewandteTechniken namhafter Anlagenbauer sindheutzutage sehr gut und weitgehendstausgereift. Heißreinigung, totraumfreie

Zulaufschläuche und Kupplungen gehörenfast überall zum Standard bei Neuan-lagen. Trotzdem erfährt man immer nochvon Verkeimungen, die mit mehr oderweniger großem Aufwand beseitigt werdenmüssen.

ration findet vorzugsweise hinter dem Ent-härter statt, der ja auch ein mikrobio-logisch problematischer Punkt ist. Wir ver-wenden erfolgreich die Carbonit-Filter,deren Filtrationsqualität der einer Steril-filtration nahe kommt. Die Leistungensolcher ergänzenden Filtersysteme sind inBezug auf Standfestigkeit, Optimierung derWasserqualität und finanzieller Belastungals gut zu bezeichnen«.

Ultrareines Wasserzur Herstellung von Konzentrat und Dialysierflüssigkeit –ein aktuelles Thema

Bessere Dialysequalität durch Reinstwasserversorgung

Es gibt heutzutage ausreichend

Möglichkeiten dafür Sorge zu

tragen, dass Dialysepatienten

optimal versorgt werden. Wir

wollen uns in diesem Beitrag

darauf beschränken, solche

für eine erstklassige Wasser- und

Konzentratversorgung aufzu-

zeigen.

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CK-Medizintechnik GmbH & Co. KGindividuelle Dialysetechnik

Marienstr. 1433142 Büren-Steinhausen

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Einen zusätzlichen Schutz der empfindlichenMembran stellt eine neuartige Filtrations-technik aus dem Hause »Carbonit« dar,die im Bereich Dialyse über CK-Medizin-technik vertrieben wird.

Es handelt sich dabei um patentierteFiltersysteme deutscher Produktion, diedafür Sorge tragen, dass die Osmosemo-dule nicht mehr so stark mit Mikroorga-nismen sowie deren Abbauprodukten, zumBeispiel Endotoxine, belastet werden undsich somit auf die Entsalzung fokussieren.

Dazu Dr. Richard Bieber, Nephrologe inMünchen, Betreiber von zwei Dialysezentrenin Bogenhausen und Perlach und auchengagiert in der Konzentrat-Selbstherstel-lung: »Natürlich muss das Wasser schonim Zufluss zur Umkehrosmoseanlage ge-reinigt werden. Schwebstoffe, Bakterienund anorganische Schmutzstoffe sind dieHauptziele. Auch Chlor und Chlorabbau-produkte werden erfasst. Diese Feinstfilt-

Produktionsanlagen mit Filtration und Verteilung für Konzentrate

in Verbindung mit hochgestellten Lagertanks zur Schwerkraftver-

sorgung zentraler Leitungen

Quadro 60/120, Carbonit-Filtergerät zum Schutz der wertvollen

RO-Module

Es ist erkennbar, dass die Möglichkeitenzur Erlangung ultrareiner Dialysierlösungennoch lange nicht ausgeschöpft sind. EineAuseinandersetzung mit den aufgezeigtenThemen lohnt sich. Nähere Informationenstehen bei CK-Medizintechnik zur Verfügungoder auf der Internetseite www.ckmed.com.

24 Dialyseaktuell

Die herkömmliche Versorgung mit Dia-lysekonzentrat erfolgt seit jeher aus Ka-nistern in Größen zwischen sechs undzehn Litern. Später verbreiteten sich mitzentralen Versorgungssystemen Containervon 300 bis 800 Liter. Beide Systeme habenVor- und Nachteile. Wir haben einen ande-ren Weg gewählt und uns in unseren beidenMünchener Zentren von vornherein für die»in-house«-Produktion entschieden, weil unsdie Argumente überzeugten. Bis heute ste-hen wir zur Richtigkeit dieser Entscheidung.

Zunächst standen für uns Überlegungenim Vordergrund, überflüssiges Transport-volumen zu verhindern, denn es machtwenig Sinn nahezu 80 Prozent Wasser perLKW über unsere Strassen zu transportie-ren. Man denke dabei nur an steigendeKraftstoffpreise, Straßenbelastung undUmweltverschmutzung. Bei Verwendungvon »nur« Salzpaketen reduziert sich derTransportaufwand auf die restlichen 20Prozent. Verpackungsmaterial wird eben-falls ganz erheblich eingespart. DieselbeBetrachtung gilt später auch für die Ent-sorgung desselben.

Die Lagerhaltung wird vereinfacht durchkleinere Gewichte und Volumina. DasHandling vor Ort mit den Produkten ge-staltet sich ebenfalls wesentlich einfacher.Statt einem Gewicht von über 500 kg, dassunter Umständen wöchentlich bewegtwerden muss, hat man es lediglich mit

Beuteln von ungefähr 25 kgzu tun, die darüber hinausnur etwa einmal im Monatangeliefert werden müssen.

Der Aufbau einer Konzent-rat-Mischanlage im Haus isttechnisch mit relativ einfa-chen Mitteln zu bewerkstel-ligen und in der Regel nachentsprechender Planungs-phase innerhalb eines Tageserledigt. Es muss ein Per-meatanschluss, gegebenen-falls eine 400 V-Steckdoseund möglichst ein Bodenab-fluss vorhanden sein.

Als Räumlichkeit kann der Osmoseraumoder das bisherige Konzentratlager dienen.Die Grundvoraussetzung für eine saubereDialyse ist das Vorhandensein von ultra-reinem Permeat. Um dieses zu erreichen,haben wir uns schon seit langem für einetägliche Heißwasser-Reinigung des Per-meatkreislaufs und für spezielle Aktivkoh-le-Monoblock-Filter entschieden. Letzte-re befreien das Wasser hinter dem Ent-härter von den zwangsläufig vorhande-nen Keimen. Die damit erreichte Was-serqualität (Endotoxine = null) ist natürlichauch für die Konzentrat-Herstellung ideal.Das Personal muss in die manuell relativanspruchslose, jedoch sehr verantwor-tungsvolle Aufgabe gründlich eingewiesenwerden. Das sollte durch den Anbieter er-folgen, der auch ein QM-System nachzu-weisen hat, ebenso wie der Lieferant fürspezielle Salzpakete. Aufgrund der Ver-antwortung vor dem Medizingesetz warnenwir vor »Billigangeboten« oder »Selbstver-sorgung«. Die Herstellung des Konzent-rats kann während der normalen Dialyse-zeit erfolgen und erfordert kein besonderesZeitmanagement. Einzelne Arbeitsschrittekönnen zeitlich getrennt sein. So erfolgtdie Wasserbefüllung frühmorgens oderbereits automatisch während der Nacht-stunden. Die Salzzugabe kann dann späterwährend einer ruhigeren Phase, zum Bei-spiel nach dem Anhängen der Patientenerledigt werden.

Der Gesamtarbeitsaufwand für einen An-satz von 500 oder 1.000 Litern (wir be-

treiben beides!) unterscheidet sich nur un-wesentlich und liegt mit einiger Routinezwischen 30 und 60 Minuten. Die Salz-beimengung erfolgt streng protokolliertund idealerweise nach dem Vieraugen-prinzip. Die von uns eingesetzten vorge-fertigten Salzpakete sowie das dazuge-hörige Protokoll geben uns ein großesSicherheitsgefühl. Vor Freigabe der fertigenMischung werden zwei zeitlich unabhängigvoneinander bestimmte Proben analysiert.Besondere Aufmerksamkeit sollte demUmpumpen des freigegebenen Konzen-trats in die Vorratstanks gewidmet sein,um diesen korrekt zu befüllen. Die Be-schickung der Ringleitung erfolgt bei unsproblemlos per Schwerkraft über ein Ge-fälle von circa einem Meter. Das kannunter idealen Umständen auch direkt ausden Vorratstanks sein. Zusätzlich leiten wirdas Konzentrat noch über handelsüblicheSterilfilter, wie sie bei Dialysegeräten zurAnwendung kommen.

Die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrenssteht außer Frage. Je nach Handhabunglassen sich zwar unterschiedliche Resultateerzielen, eine Halbierung der Konzentrat-kosten als Ergebnis ist jedoch erreichbar!

»In-house«-Herstellung von

DialysekonzentratenEin Erfahrungsbericht aus München

Jeder Dialysebetreiber sollte

heute wissen, welche ökolo-

gische und ökonomische

Belastung die konventionelle

Konzentratversorgung aus Ka-

nistern oder Containern dar-

stellt. Dabei gibt es seit Jahren

sehr gute bis hervorragende

Alternativen. Wir wollen im Fol-

genden unsere Erfahrung aus

nahezu fünf Jahren darlegen.

Autor:Dr. med. Richard Bieber

Internist / NephrologieDialysezentrum und Nephrolo-

gische SchwerpunktpraxisStefan-George-Ring 22

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Abb.: 1.000-Liter-Produktionstank mit Filtration

25Dialyseaktuell

26 Dialyseaktuell

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Ausgabe Mai 2004 CARBONIT Premium Trinkwasserfilter · v.l.n.r.: Jan Westerbarkey, Coralie...

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