CN100563720C - 处理传染性废物的系统和方法 - Google Patents

Abstract

依照本发明，提供了一种从含有不想要物质的废物中产生可安全处理的最终产物的系统和方法，其中所述不想要物质例如传染性、生物危险、危险或辐射成分。该方法包括以下步骤：提供强碱性溶剂，将含有不想要物质的废物浸到强碱性溶剂内，对溶剂进行加热。使含有不想要物质的废物保留在溶剂内，直至发生分解，从而产生没有任何传染性或生物危险成分和/或含有浓度低于适用的联邦法规为含该物质的废物规定的可释放到污水管中的最大许可浓度(MPC)的辐射同位素的溶液。该系统包括能够在密封分解反应过程中容纳强碱性溶剂的槽或容器(12)、对容器内的溶剂进行加热的加热装置(30)、过滤装置(40)、以及从容器(12)内去除分解后的水溶液和固体废物的装置(41)。于是水溶液和固体形式的分解产物都能通过传统方式处理。

Description

处理传染性废物的系统和方法

相关申请的相互引用

本申请要求2001年1月24日申请的序列号为60/178051的美国临时专利申请的优先权。该申请还与1998年10月20日申请的、名称为“处理和控制医疗废物的方法”的、序列号为09/171447的美国专利申请相关，在此通过引用将其结合进来。

技术领域

本发明涉及废物处理领域，具体涉及传染性废物以及其它生物危害和放射性废物的分解和卫生处理方法。

背景技术

有许多机构产生相当可观的传染性的、生物危险的或放射性废物，这些机构例如医院、各种保健机构、研究和教育机构、食物预加工机构等。这些废物包括外科和病态组织、动物组织、尸体、血液及其它体液、暴露于血液的一次性物品、以及其它存在潜在传染性或危险的患者或动物体液。根据美国州法规，将这些废物定为“受制医疗废物”(RMW)，其处理必需严格符合适用的政府法规。与健康有关的组织和政府管理机构已越来越关心现有清洁和处理方法的适当性。已经发现，一些存在潜在生物危险的试剂--例如原核生物、感染蛋白(感染蛋白素)--实际上在标准高压分解过程后还能存活。于是，正在寻求一种更有效地处理固体传染性生物医疗废物和含这些废物的水溶液的灭菌技术。

另外，大学和其它研究机构同样也在产生大量这种废物。例如，对细胞系、组织或动物进行实验时，一般也会产生染色、有毒的化学物质，或者进入检测对象的传染剂。另外，一般也将放射性物质用作增强化学、生物化学、药效、生物医学以及生物研究效果的工具。为了有效而准确地研究这些化合物在身体内代谢和结合的位置，一般用放射性同位素标记这些药品或化合物。在检测分析完成后，由于将传染剂、或危险或放射性物质引人到组织中，所以剩余组织或动物尸体归入“受控医疗废物”、危险废物、或低放射水平废物(“LLRW”)的分类中。另外，还需要将动物废物、动物寝具、操作材料、以及其它暴露于动物体液或排泄物的物质作为传染性或危险废物那样对待，于是需要依照适用的政府法规对它们进行处理。

另外，现在对于保健组织来说利用诸如甲醛或戊二醛的消毒剂清洁暴露于包括动物生理(zoonotic)试剂的传染剂的材料、设备或表面区域使很平常的。用过的清洁溶液被认为是危险液体废物，其也必需遵照政府法规进行处理。根据惯例处理这些废物的成本非常高。另外，一般将甲醛、戊二醛、酚等物质用于对组织作防腐处理，或用于固定传染性生物物质。于是，根据适用的政府法规，这些组织和固定剂也必需作为“受控医疗废物”、“危险废物”、或混合废物处理。

另外，还将含有用¹⁴C或³H或其它放射性同位素标记的化合物的动物尸体归为LLRW。因为州和联邦的指导方针控制LLRW的处理，因此在处理这些废料时必需特别小心。近来，处理该类废物一般采用的两种方法是焚化和地下掩埋。目前，只有在动物尸体含有的放射性同位素浓度低于特定水平时，联邦法律才允许焚化这些动物尸体。然而，即使在同位素浓度低于该水平时，焚化也受到州和当地机构的进一步限制。当动物尸体内的放射水平低于联邦、州和当地官方限定的可接受最低水平时，这些尸体作为放射性废物，它们的处理才不受任何额外法规的限制。然而，对于更为复杂的情况，在某些主要大城市地区，对任何浓度水平的放射性动物进行焚化都是禁止的。尽管如此，即使不包括放射性物质，普通焚化处理本身也要受额外法规控制，例如需要从州或当地环境机构获得执照。另外，根据清洁空气法规，焚化作为处理归为LLRW的动物尸体或处理任何非放射性尸体或人类有病原体废物的实践方法，未来对焚化炉结构和功能要求的不断增加对继续使用焚化的可能性带来疑问。

现在，仅有的能代替放射性动物尸体焚化的实际方法是在特许LLRW处理工厂内对尸体进行掩埋。该方法需要将整个尸体装进石灰和吸收剂内，再将它们装到专门的圆筒内，然后将这些圆筒运到LLRW场所。目前，在美国仅有两处这些的场所，其位于Washington的Hanford和SouthCarolina的Banwell。由于目前美国对土地掩埋场所的数量进行限制，因此通过这种方法处理任何放射性废物的成本非常高昂；由于尸体的尺寸和重量，在成本上这与含低水平放射性废物的动物尸体不相称。由于有关土地掩埋的极端高成本和现在对获得掩埋场所的限制，土地掩埋作为处理归为LLRW的动物尸体的处理方法，其可行性存在疑问。

该技术领域中公知的是，根据联邦法规，利用适当记录保持和/或监控可将某些低水平放射性的废物处理到排污管中。这包括含量水平低于10C.F.R.20规定的最大允许浓度(MPC)的同位素水溶液和人体废物内的放射性同位素。例如在处理许多病人经受癌症治疗时产生的放射性废物时已经使用了该方法。现在，治疗癌症的常用方法是放射疗法，其经常涉及放射性化合物的吸收。在这些放射性化合物中有许多会最终通过排泄物和尿排泄离开人体。这些排泄含少量放射性物质。然而，因为由人体排放到污水系统中的这些放射性物质的水平能得到充分稀释，从而使其不再对公众健康和安全造成危险，因此该放射性物质可通过普通的污水系统处理掉。在州和联邦的LLRW处理法规范围内，该方法是适当的。然而，由于动物本身是固体废物，因此通过该方式不容易处理掉动物遗体内含的LLRW。

正如授予Ziegler的美国专利第1974554号所公开的，本技术领域中公知的是，含诸如头发和指甲的角蛋白的物质可被酸或碱解溶解。还知道，可在碱性溶剂内完成含角蛋白的蛋白质的水解。在授予Drs.Kaye和Weber的美国专利第5332532号中还进一步公开了该水解能够用于受放射性物质污染的蛋白质，该专利目前被该申请的受让人所有。

在已知的传染性、生物危险或低水平放射性废物的处理方法中，在环境法的不断变化深入背景下，每个方法都面临不确定未来。另外，每种方法的成本非常高昂，其为医院、大学或其它机构已经吃紧的研究和废物管理预算带来了不需要的消耗。因此一直需要一种能安全又低廉地处理含传染性、生物危险或放射性物质的废物的方法，还需要安全而方便地处理最后得到的水性和固体废物。

发明内容

依照本发明的原理，通过提供这样一种系统和方法满足上述需要并克服现有技术的局限和费用问题：其从传染性或生物危险的人体或动物组织、受控医疗废物或任何其它含不想要成分的物质中制造出能安全处理的溶液和固体废物。本发明提供了一种能制造出可安全处理的无菌溶液和无菌固体废物的系统，其包括其中能容纳强碱性溶剂的可密封罐或容器，用于对强碱性溶剂进行加热的加热装置，过滤装置，去掉该反应(activities)产生的臭味的装置，用于从容器中除掉分解后得到的水溶液和任何固体废物的装置，以及通过传统装置处理所得水性和/或固体废物的装置。

本发明提供的方法大体包括以下步骤：设置可密封容器，将强碱性溶剂装到容器内，将含不想要成分的废物浸到强碱性溶剂内，对强碱性溶剂进行加热。使废物存留在强碱性溶剂内，直到分解掉可水解的物质，由此形成了无菌溶液和无菌固体废物。然后通过诸如污水管或局部填满设备的传统装置对水溶液和任何所得固体废物进行处理。

在本发明的另一个方面中，可从水解液中除掉危险物质，并通过诸如专门设计的填埋或焚化设备的适当方式分别对其进行处理。在分解周期之前或之后，将石蜡或蜡加到RMW中。加热这些物质时，石蜡或蜡熔解，分布到整个水溶液中。废物发生分解和水溶液冷却后，类似脂类的物质就会从溶液中分离出来，并漂到溶液表面上，在此它们随着冷却到室温再次固化。于是随着脂类相的分离，可溶于脂类的废物结合到脂类相内，因此这些废物从水相中被除去。由此，从溶液内去掉脂类相有效地去除了可溶于脂类的危险物质，同时又不会削弱或消耗碱处理。

正如此处所使用的，“受控医疗废物”应当指潜在含有能使人类或动物受传染的传染剂的废物。该受控医疗废物包括但不限于组织(人类或动物)、织物、塑料、纸张、动物尸体、寝具和其它潜在含传染或生物危险试剂的物质。

于是，本发明的目的是提供一种能安全处理含有诸如传染性、生物危险、危险或放射性成分或试剂的不想要成分的废物的系统和方法。

具体地说，本申请提供下列发明：

1.一种用于分解或中和含有不想要成分的不想要物质的系统，其通过使不想要物质经历受控制的碱解周期，产生适合传统卫生处理或土地应用处理的无菌产物，所述系统包括：

容纳不想要物质的容器，所述容器能够形成封闭反应器；

用于测定所述容器内容纳的不想要物质的重量并产生重量输出数据的重量测量装置；

用于控制系统工作、接收和考虑所述重量测量装置产生的重量输出数据以确定要导入到容器内部的水和碱性化合物的适当量的控制装置；

用于按照所述控制装置根据重量输出数据确定的水量将水导入所述容器内部的引水装置；

用于按照所述控制装置根据重量输出数据确定的碱性化合物量将碱性化合物导入所述容器内部的装置；

用于在将水和碱性化合物导入到容器内部后，将容器内部加热到第一预定温度水平达足以产生可安全处理的产物的时间的加热装置；

用于使容器内部通风的通风装置，所述通风装置可在周期开始时处在打开状态，当容器内温度达到第一预定温度时它被所述控制装置关闭；

用于在碱解周期完成后通过向容器引入冷却剂来冷却容器内部的冷却装置；以及

用于从所述容器内部排出内容物的排放装置，所述加热装置适合将容器内部加热到第二预定周期温度达预定时间，此后所述冷却装置将容器内部温度降低到第三预定温度，借此容器内的内部压力达到大气压，此后所述引水装置冲洗容器内部，所述控制装置打开所述通风装置，所述排放装置从容器内部排出内容物，使内容物降至预定水平，然后所述排放装置关闭，而引水装置继续冲洗容器内部，直至内部局部充满，此后用最后的冲洗液喷淋容器内部，通过排放装置冲掉容器内部内残留的任何化合物。

2.根据上款1的系统，其中所述容器包括用于接受所述不想要物质的主孔口和用于从所述容器中除去无菌固体废物残渣的独立的第二孔口。

3.根据上款1的系统，进一步包括用于在所述容器内部内产生真空的排放器。

4.根据上款1的系统，进一步包括用于对容器内部的内容物进行混合和搅拌的搅拌注射器装置。

5.一种分解或中和不想要物质的方法，该方法通过使不想要物质经历碱解周期并产生适合传统卫生处理或土地应用的无菌产物来实现，所述方法包括以下步骤：

(a)提供结合有加热-冷却装置的密封反应器；

(b)将所述不想要物质容纳到密封反应器内；

(c)测定所述反应器内容纳的所述不想要物质重量，并产生重量输出数据；

(d)控制系统的操作，包括考虑重量输出数据，确定要导入到反应器内部的水和碱性化合物的适当量；

(e)在步骤(d)后，按照重量输出数据确定的碱性化合物量，将碱性化合物导入所述反应器内部；

(f)在步骤(d)后，按照重量输出数据确定的水量，将水导入所述反应器内部；以及

(g)在步骤(e)和(f)后，将反应器内部加热到第一温度，其持续时间足以产生可安全处理的产物；

(h)在步骤(e)和(f)中，在反应器的通风口内产生真空，以便在装填反应器时去除废物臭气；

(i)在步骤(e)和(f)中，混合反应器的内容物，以便增强碱性化合物与不想要物质间的相互作用；

(j)在步骤(g)后，在分解周期完成后将反应器内部冷却到预定温度；

(k)在步骤(j)后，一旦反应器达到预定的第二温度、压力达到1个大气压，就将反应器内部通风；

(l)在步骤(k)中，在反应器内部产生真空以从中除去臭气；

(m)在步骤(k)中，平衡所产生的真空，以避免所述真空妨碍反应器排放；

(n)在步骤(m)后，从反应器内部排出反应器内容物的液体溶液部分；以及

(o)在步骤(n)后，冲洗反应器内部，以便从不想要物质的所有固体残渣中除掉残留的任何溶液残留。

6.根据上款5所述的方法，其进一步包括以下步骤：

(p)在步骤(o)中，关闭排放管，同时继续冲洗，并再次局部充满反应器，搅拌冲洗液，使其贯穿所有固体废物残渣；

(q)步骤(p)后，使冲洗液循环流动达预定时间，以便使冲洗液从不想要物质的所有固体废物残渣中去除所夹带的任何分解溶液；以及

(r)步骤(q)后，从反应器内部排出冲洗液。

7.根据上款6所述的方法，其进一步包括加热步骤(p)或(q)中的冲洗液的步骤。

8.根据上款6所述的方法，其进一步包括以下步骤：

(s)在步骤(r)后，对反应器内部及不想要物质的所有固体废物残渣进行后续冲洗，以及

(t)在步骤(s)中，通过传统装置处理得到的流出物。

9.根据上款8所述的方法，其进一步包括以下步骤：

(u)在步骤(t)后，打开反应器，排除所述固体废物残渣，以便将其处理到垃圾填埋场或用作固体肥料。

10.根据上款5所述的方法，其中所述反应器与加热-冷却装置相结合，

其中加热步骤(g)通过将蒸汽引入所述加热-冷却装置中来实施，以及

其中冷却步骤(j)通过将水引到所述加热-冷却装置中来实施。

附图说明

图1是目前由本发明优选实施例提供的系统的示意性表示；

图2是目前由本发明优选实施例提供的方法的流程表示；

图3A、3B和3C分别是分解周期中用于将废物容纳和存储在容器内腔内的保持箱的侧视、俯视和仰视图；

图4A表示本发明提供的独特真空均衡器的分解图；

图4B和4C分别表示处于开放和密封状态的图4A均衡器；以及

图5A-5D表示本发明提供的搅拌注射装置的各种视图。

具体实施方式

本发明涉及一种能安全处理含有诸如但不限于传染性、生物危险、危险和放射性物质的不想要试剂或成分的废物的系统和方法。本发明的系统和方法的设计意欲符合现在所有有关这种废物处理的联邦、州以及当地法律或法规。

本发明的方法包括以下步骤：提供可密封的容器，提供强碱性溶剂，将含不想要成分的废物浸到容器内部的溶剂中，对溶剂和废物进行加热，以及使废物留在溶剂中，直到它们分解，由此形成无菌水溶液和无菌废物。在高于一个大气压的压力下通过对废物进行处理能够加深废物分解或降解的程度。冷却后，分解后的最终产物可直接通过诸如排污管或填满的传统处理装置进行处理，或者甚至作为地用肥料剂。如果作为优选，分解后的阶段还包括对所得废料产物和容器内部进行清洗或冲洗。另外，本发明的系统和方法还充分减少了要被处理的分解后固体废物的量。

在此发明人确定，随着分解过程的进行可通过测量氨基酸的产出率来确定分解完成(时间对温度曲线)。当过程达到渐近线时，认为分解完成。

在操作中，当操作者准备处理诸如动物尸体或遗体的废物时，将废物置于保持箱内，然后将保持箱置于容器内部。接着通过传统盖夹方式固定容器的盖。置于分解容器中的废物装载量应当至少为容器容量的10％(按重量计)，但不得多于容器能力总重的40％。然后开始分解周期，最终导致废物完全浸在强碱性溶剂中。

为了该应用目的，“强碱性溶剂”可包括1-2摩尔(M)碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物的水溶液。优选地，该溶剂的pH值至少应当高于13，优选在13到14的范围内。氢氧化钠(NaOH--一般称为苛性钠)或氢氧化钾(KOH-一般称为苛性钾或氢氧化钾)的水溶液是优选的。虽然NaOH或KOH的水溶液是优选的，但是含氧化钙(CaO--一般还称为生石灰、石灰或苛性钙)、氢氧化铵(NH₄OH-一般也称为氨水)、氢氧化镁的溶液也是适当的。合适的强碱性溶剂的例子可由0.1M到2.5M的NaOH水溶液构成，或由大约0.4-10％的氢氧化钠(重量)水溶液构成。

在分解过程中，可水解的物质应当浸到足量溶剂中，从而使物质发生分解。为完成废物--特别是动物组织--的分解，确保碱过量的一个比例是：碱金属氢氧化物与湿组织的重量为1∶10。该比例的另一表示是将溶于900升水中的40公斤NaOH加到100公斤干重的蛋白质中，或将500L水中溶解的40公斤NaOH加到500公斤重的新鲜或冷冻废物中。给出的这些比例仅作为如何实施和操作此处描述的方法和系统的指导，其不能限制本发明的特征或范围；实施本发明时，使用此处描述的系统和方法的人将发现更经济和准确的比例。为了确保所有包括原核生物的传染性废物分解，应当将强碱性溶剂加热到至少100℃，优选为110℃到150℃。

当废物浸到溶剂中后，优选让反应在封闭反应容器内进行。为了保持反应的理想比例和理想配比，减少从反应得到的CO₂量是有益的。这可通过简单除去或限制强碱性溶剂与环境接触来实现。

在诸如动物尸体的废物与强碱性溶剂之间的反应以其自然速率进行的情况下，其花费的时间量不切实际。因此，有利的是反应自然进程之外提高反应速率。提高反应过程速度的一种方式是对溶剂加热，优选加热到110℃到150℃的范围。在密封容器内增大大气压力的情况下进行反应也可以缩短分解动物组织所需的反应时间。优选方式包括在约2.8个大气压的压力下将溶剂加热到约150℃的温度，并持续三(3)小时。已经发现热力学的基本原理或“Q10原理”适用于本发明，也就是温度每增加10摄氏度，密闭容器内发生的化学反应的反应速度将增大两倍，于是导致分解时间约减少50％。该现象是基于Arrhenius等式得出的。在本发明中，已经发现在一定的预定温度下，以下最小分解时间和自动程式化周期时间是有效的：

表1

温度℃(°F)	最小分解时间	程式化周期时间
			100(212)	16小时	N/A
110(230)	8小时	16小时
			120(248)	4小时	12小时
130(266)	2小时	8小时
			140(284)	1小时	5小时
150(300)	0.5小时	3小时

另外，如果愿意还可向溶剂中加入浓度高达1％的清洗剂提高分解速度，例如月桂基硫酸钠或脱氧胆酸钠。还应当注意到往溶剂中加入清洗剂还具有分散非皂化类脂和帮助对生物物质进行灭菌的附加优点。

归根结底，反应速率取决于特定变量，例如：溶剂温度、反应容器内的压力、废物的性质和体积--即尸体或废物组织的物理尺寸、以及废物对强碱性溶剂体积的比。随着反应速率会改变，废物必需浸在溶剂内的时间也会改变。然而，不考虑反应速率，废物应当完全浸在溶剂内直至发生溶解和分解。使废物留在溶剂内直至实现分解还将有助于产生更加无菌的溶液。

一旦诸如动物组织的废物完成了分解，通常会留下两种固体残渣。第一种残渣由橡胶、塑料、或实验动物摄入的纤维质材料、以及实验或手术过程中存留的例如手术钳、缝合线、玻璃、以及小块塑料或纸张的残渣构成。诸如此类的固体内容不会与放射性同位素结合。灭菌完成后，大多数管辖区也不会认为这些固体内容是生物医疗废物。该类型的残渣从溶液中分离出来并经过清洗后，经常简单地处理为普通的无菌固体废物。

保持不溶的残留固体残渣的第二种类型包括动物骨骼结构和牙齿的无机部分。除非使用了能结合到骨骼和牙齿的无机部分中的放射性同位素，残骸的无机成分将不含放射性同位素，它们可以作为固体无菌废物处理。当从溶剂中除掉并经过清洗后，残骸非常酥脆。

在生物废物已经在溶剂内完成了分解并去除了固体残渣后，溶液包含符合联邦法规的MPC要求的浓度得到稀释的放射性同位素、以及氨基酸、缩氨酸、糖酸、核酸、小缩氨酸、来自脂类的脂肪酸的碱金属盐的碱性混合物、来自脂类与核酸分解物的磷酸盐、可溶性钙盐、颜料、糖、糖醇、碳水化合物以及一般源自体液溶液中的电解质的无机酸。这些副产品与大量从剩饭和所有商业和家用灶具产生的废物中释放的那些产物类似。于是，溶液含有无毒的且能被土壤和污水处理系统中发现的细菌或菌类生物降解的化合物，并可能含有量非常稀少的放射性溶质。

因为分解周期末期的溶液仅含有无毒的能被生物降解的物质和从动物组织释放的水，因此不需要为了安全处理而进一步稀释溶液。然而，通过用过量水冲洗容器和无机残渣，并通过温度控制污水以及场所、机构或公司一般的日常污水量的辅助冲洗(co-flush)，能够实现进一步稀释以降低溶液碱度。(通常当地、州和联邦的适用法律不允许故意稀释可溶的放射性废物。)然而，该溶液中放射性同位素的浓度很好地位于可安全释放到排污管中的水平内。

该无菌、中性的水溶液含细胞和组织的分解产物，并含有用放射性同位素标记的溶质的残渣，利用平常用于处理日常无毒和可生物降解的物质的方法能安全地处理该水溶液。利用诸如排污系统和其它适合处理这些可生物降解的简单化合物的装置的处理装置能非常安全地处理掉该溶液。

现在参见图1，其示意性地示出了实施本发明的优选系统10，该系统包括密封的反应腔或容器12，它能够容纳溶剂溶液和诸如动物组织或尸体或受控医疗废物的的废物。一部分容器12由双壁结构限定，其目的将在下面讨论。当然，容器必需由能够耐受本发明所采用的pH水平、温度和压力的材料建造。合适的一种材料是不锈钢。容器12还必需能以气密方式封闭，以便为要完成实施的受控碱解周期提供必要的容器内部14的环境。于是，容器12的帽或盖子16必需以压密和气密方式牢牢封闭，以便能承受分解周期的温度和压力，并避免无意将大气(特别是二氧化碳)引入到容器内部，或者更为重要的是，避免无意将容器内部的成分排到大气中或使其逃逸到大气中。可利用该行业内公知的传统盖夹(lipclamps)(未示出)实现容器封闭。

本发明提供的系统和方法可由传统的可编程逻辑控制器(PLC)装置(未示出)来控制，该可编程逻辑控制器由可编程的多环路机械控制器限定，其装配有进行自动控制操作的计算机。该控制装置优选包括信息显示屏、自动化编程软件的磁盘驱动器、以及用于可选择人工输入或操作的键盘。

系统10进一步包括与容器12的一个或多个腿耦合或确定容器内容纳的废物的重量并产生表示该重量数据的输出信号的重量传感器18(示意性表示)。预置传感器，使容器在没有内容物时的重量等于零重量。然后基于重量输出数据将内容物重量输入PLC控制装置，以确定要引人容器内部的水和溶剂的适当量，其中水由供水系统20经由管路20a和容器内部设置的喷洒球或喷嘴20e进入容器内部，溶剂由溶剂供应系统22经由环状管路24和泵26进入容器内部。溶剂借助注射器装置28注入容器12内部，图1中对其作了示意性表示，图5A到5D对此作了详细描述。注射器装置28对容器内部14的内容物进行混合搅拌，其通过从容器60(见图5A)的底部62向上引人的溶剂溶液射流，以保持容器内容物的移动，并防止废物聚集在容器60的底部而不能与溶剂完全混合，从而能够增强强碱性溶剂与被分解的废物之间的相互接触。通过这样作，搅拌注射器还缩短了分解周期的时间。

应当理解的是，本发明并不限于此处描述和示出的搅拌注射器装置，而是应考虑能将溶剂引人容器内部的任何装置。单纯将溶剂引人容器也将使碱性水溶液与废物混合。引人热也能引起混合。另外，可通过各种装置实现内容物的搅拌，这些装置包括与容器结合的外部机构，例如能以物理方式移动容器的摇动或晃动机构。本发明可以考虑所有那些能混合或搅拌容器内容物的可选装置。

如上所述，为了加速完全溶解动物组织、尸体或医疗废物的分解过程，优选方法需要对溶剂溶液进行加热。至此，系统10中进一步包括加热装置，其优选由布置在容器12的竖直侧面和底座周围的不锈钢蒸汽套30限定，以便在将水和溶剂引入容器内部14后，将容器内部加热到第一预定温度。热水或热气在双层壁热气12的壁间循环。虽然用蒸汽套限定了优选实施例，但一般用于加热溶液的公知加热装置也能用于本发明。通过蒸汽供应系统32和设有截流阀32b和控制阀32c的管路32a向夹套30供应蒸汽。系统进一步包括通风口34，周期开始时将其布置为开放状态，此后当容器内的温度达到预定第一温度时，它被PLC控制装置关闭。容器12内的温度由容器热电偶36a测量，而容器内的压力由PSI传感器38测量。溶剂环路内的温度由环路传感器36b测量。

在优选实施例中，利用排放器40在容器内部14内产生真空。当通风口34打开并允许通过供水系统20借助管路20b向排放器提供冲洗水时，排放器发生作用，它通过管路34a从容器内部带出空气和臭气，于是空气和臭气最终被排放器40处的冲洗水诱导着，借助排放管路42a从系统排到排污管42中。排放管处的温度由热电偶44测量，以监测废水被处理到排污系统之前的温度。产生真空的排放器基本上减少了容器装满时在通风口阀门34关闭前从分解的尸体中逸出的臭气。

在周期中，一旦容器的内容物在分解周期(加热和冷却)后被排出，就在排出管41打开的状态下，借助喷洒球20e用冷却水冲洗容器内部。几分钟后，关闭排放管41，开始用水充满容器。一旦将容器充满到能覆盖废物的那一点处，就通过注射装置28注射几分钟水溶液，对内容物进行搅拌，以提高冲洗效果。然后再次打开排放管41，排出容器的液体内容物。此后，如果愿意或必要，第二次关闭排放管41，使容器再次装满水。然后再次对容器进行加热，将容器内的液体加热到大约105℃(190°F)，借此开始反向离子交换。该分解后加热阶段中所用的时间和温度可以改变。

为了均衡或控制容器内在分解后的冷却周期中产生的真空，并为了避免真空妨碍容器排液，设置了真空均衡装置46，当内部真空压力达到或超过真空均衡器46的阈值压力时，其能选择性地允许空气进入容器内部，将在下面参照图4A-4C对该真空均衡装置进行描述和讨论。虽然此处示出和讨论的真空均衡器是独特设计，但任何不会泄漏流体或者能收集冷凝流体的真空均衡装置都适用于本发明的有效操作。

现在参照图4A，其详细示出了真空均衡器46，该均衡器包括真空夹具47、真空塞48、环形端帽49、真空垫圈50、O形圈51、平垫圈52、内六角螺钉53、上套圈部件54、下套圈部件55、弹簧56、和温度计帽57。在图4C所示的它的封闭状态下，弹簧56向上推动帽螺钉53、垫圈52、和真空塞48，以便使O形圈51以对抵方式与真空垫圈50结合，从而能防止任何空气进入其中。如图4B所示，当容器12内的内部真空度达到某一点时，它将克服弹簧56的力，允许塞48向下移动，使O形圈51与垫圈50脱离，从而使外部空气进入容器内部，同时排出装置40将空气排到容器外部。

优选的系统进一步包括透水箱，它能在分解周期中将废物组织或遗体或医疗废物保持在容器内部14内，以便能将废物组织完全浸到溶剂溶液内。正如图3A-3C所示，该保持箱优选包括由钢网筛62限定的圆柱体60以及用于将废物组织封在保持箱60内的盖68，圆柱体60具有上缘部分64、下缘部分66。(虽然容器的优选形状使圆柱形，但其它非圆柱形的形状也是合适的，应当将它们考虑到本发明的范围内。)优选的是，盖68结合了把手68a。如图3B和3C所示，保持箱的盖68和底都包括不锈钢网62，其优选由筛孔为八分之一到四分之一英寸的不锈钢筛网构造。盖68可借助传统装置以可拆卸方式固定到保持箱的主体61上。把手68a装备了类似眼孔的部件68b，以容纳将保持箱降到容器内部或升到容器内部外的附属装置。当废物组织分解时，可在下面所讨论的“净侧”排出过程中将透水保持箱60吊到容器12外，或从容器12侧面布置的另一孔移出，从而清除了保持箱60内残留的未分解固体残骸。保持箱的高度“h”(图3A)和直径“d”(图3C)可以改变，以便容纳数量改变了的废物组织或尸体、或尺寸改变了的动物、或者体积或质量改变了的医疗废物。对于较大的保持箱，必需采用机械提升系统将比较沉重或体积比较庞大的大型动物尸体或数量较大的医疗废物降到容器内部。

如上所述，优选实施例包括图5A-5D所示的搅拌注射装置28，其在反应进行的同时，通过使溶剂保持运动，加速溶剂溶液与废物组织之间的反应速度。该装置这样操作：通过借助环路24和泵26(图1)使溶剂循环，并通过借助多个喷嘴以大体瞄准保持箱60底部的各种角度注射溶剂，从而将溶剂导入容器内部(图5A)。该布置可使溶剂在容器内部保持移动，同时保持废物不会聚集在保持箱60底部，废物在保持箱底部聚集将导致分解过程的延迟或减缓。搅拌注射装置28优选包括多个与各弯管部件28b结合的同心液流渐缩管或喷嘴28a，所示弯管部件又与各管部件28c结合，管部件最终结合到各弯管接头部件28d上。每个弯管接头部件28d与螺钉结合部件28e相连，用以将注射装置固定到流入管道24a的上端。在优选实施例中，以约22.5度的夹角A布置对置喷嘴29a(图5C)，同时以约45度的夹角B布置对置喷嘴29b(图5D)，用以增强注射器的搅拌和混合作用，从而促进分解反应。

如图5A所示，向注射器28传递溶剂的流入管路24a以同轴方式延伸进来，其向上通过流出管路24b延伸。流入管路24a的直径小于流出管路24b的直径，从而正如图5A中参考箭头“a”所示的，使容器12的水性内容物向下排到流出管路24b中。流出管路24b将溶剂带回溶剂环路24和泵26(见图1)，必要时其可通过排出阀41进入排污系统42中。本领域普通技术人员可以理解的是，图5A中所示的连接点“b”必需足够牢固并能耐受强碱、高温、高压环境。还应当理解的是，注射装置可包括以固定布置方式布置在容器内部周围的分离的注射喷嘴，用以将容器导引到废物上。上述结构用于涉及大直径的保持箱和大体积的废物的大型应用。该分离的固定注射可用于此处所示和描述的注射装置28的场合，或该注射装置28之外的场合。

图2给出了描述本发明的周期过程的流程图。在操作过程中，对废物进行称重，该重量与水和溶剂的比由PLC控制装置自动确定(方框a)。然后根据PLC控制装置作出的重量计算值将适当量的水(方框b)和溶剂(方框c)引到容器内部。按重量计，按重量计，以60％的水对40％的组织的比例加入水。根据组织重量加入预定浓度的碱。按重量计，通常这相当于所加入的50％NaOH的溶液占组织总重的15到20％。然后在关闭通风口34(方框e)的同时，加热装置30(图1)将容器内部加热到分解周期温度(方框d)。接着系统10维持高温(方框f)，时间达PLC控制装置根据置于容器内进行分解的废物重量计算的预定时间。系统一般将分解温度维持在150℃(302°F)大约3小时，或者如果在低温下操作，根据上面讨论的热力学方程式，系统的低温分解时间一般至少是上述温度下分解时间的两倍(温度每降低10℃分解时间将是最低分解时间的2倍)。

系统在完成分解后接着进入冷却循环，使冷却水从供水系统20(图1)通过管路20c进入蒸汽套内部30以降低容器内部的温度(方框g)。这一直持续到容器的内部压力大约达到大气压(每平方英寸为101.3千帕/14.7磅(PSI))，其在能测量1.0个大气压以上压力的压力计或压力传感器上的读数为零。一旦系统得到充分冷却，就通过控制装置打开通风口34(方框h)和排放管41(方框i)使容器向排污管(卫生排放系统)排放，以便将容器内部的液体内容物排放到降至预定地点，此时关闭排放管41(方框j)，同时持续引入用于对容器内部(方框k)进行冲洗的冲洗水，直至容器内部最好到半满状态。周期进行到此时，用清洗液喷洒容器内部，在排放管再次打开以冲掉容器内部存留的任何残渣质之前，使内容物通过注射器28循环达预定时间(方框1和m)。然后再次关闭排放管(方框n)，再为容器充部分水，然后进行最后的热清洗周期(方框o，p和q)。至此就完成了分解和冷却周期，打开容器，移走并腾空废物保持箱。然后将空的保持箱重新放到容纳内部，使系统为后续的操作作好准备。

本发明还提供了一直分解或中和废物的方法，其中废物包括有机组织或传染性、生物危险、危险或放射性试剂，该方法通过使废物经历受控制的碱解周期并产生适合传统卫生处理的无菌终产物来实现。优选的方法包括以下步骤：

(a)提供与热-冷却装置结合的密封反应器12；

(b)将废物容纳到密封反应器12内；

(c)通过与容器12耦合的重量传感器18测定所述容器内容纳的废物重量，并产生重量输出数据；

(d)控制系统的操作，包括接收和考虑重量测定传感器18产生的重量输出数据，并确定要导入容器12内部的水和溶剂的适当量；

(e)在确定了要导入到容器内部的水和溶剂的适当量以后，在容器通风口处产生真空，以去除臭气，同时按照PLC控制器根据重量输出数据确定的水量借助供水系统20和管路20a向容器内部导入水，并按照PLC控制器根据重量输出数据确定的强碱性溶剂量向容器内部导入溶剂；

(f)在将水和碱液导入到容器内部后，利用加热装置(蒸汽夹套30)将容器内部加热到第一预定温度水平；

(g)借助搅拌注射装置28对容器的内容物进行混合或搅拌，以增强溶剂与组织之间的交互作用；

(h)分解周期一开始就通过通风口34为容器内部排气，当容器内温度达到第一预定温度时，关闭通风口；

(i)将容器内部加热到分解周期温度，保持该温度达预定时期；

(j)在分解周期完成后，通过从供水系统20向加热装置30引入冷却水来冷却容器内部；

(k)使排放器40工作，打开通风口34，于是产生真空，以便从整个容器内去除分解过程后残余物的所有臭气；

(l)借助真空均衡器46均衡排放器40产生的真空，以便在残余物的分解后过程中通过选择性地使外界空气进入的容器内部来避免上述真空妨碍容器的排放；

(m)打开排放管41，排出容器内容物的分解液部分，并通过打开管线20a启动喷洒清洗，以便从容器内部内的固态废物残渣中去除溶剂溶液的所有残余；

(n)在保持喷洒管线20a打开的同时关闭排放管41，以借助喷洒球20e继续喷洒清洗，打开供水管线20d，以再次用水将容器充满到分解容器60底面以上约15.24cm(6英寸)，重新启动泵26，借助环路24使清洗液再次在整个固态废物中循环达预定时间，以便对固态废物残渣进行额外清洗；

(o)打开排放管41，排出容器内容物的清洗液体部分；

(p)打开管线20a启动另一次喷洒清洗，以便从固体残余物中进一步去除任何残留的溶剂清洗液；

(q)关闭排放管41，同时保持喷洒管线20a打开，打开供水管线20d，再次用水将容器重新充到分解容器60的底面以上大约15.24cm(6英寸)，重新开启泵26，使清洗液第二次重新在固体废物残渣中循环；

(r)将第二次的清洗液加热到预定温度，并使第二次热清洗液重新循环达预定时间，使该溶液从固体废物残渣中除掉夹带的所有分解溶液；

(s)打开排放管41，排出第二次的热清洗液；

(t)打开喷洒管线20a，对容器内部和固体残渣进行最后清洗，同时保持排放管41的打开状态；以及

(u)关闭喷洒管线20a，停止清洗，排出容器的液体内容物；以及

(v)最后，打开容器盖子16，从主孔中清除废物残渣，将其处理到垃圾填埋场或用作固体肥料。

正如上面所述，封闭容器的另一特征是从在容器竖直侧上布置的第二孔口(未示出)清除固体废物残渣。该特征使容器安置在这样的结构中：主孔口位于设备的污染部分内，而系统的剩余部分位于设备的干净部分内。这将使污染材料得到处理和灭菌，然后随着无菌残渣进入清洁区域以进行最后处理，无菌固体废物残渣从第二孔口被清除出来。此后，在打开主孔口以便为另一次处理周期装载废物之前，密封第二孔口。该结构被称为“污端供料/洁端清除”。该实施例可用下面的步骤(u)代替上面的步骤(u)：

u)最后，打开容器，从第二孔口清除固体废物残渣，以便将其处理到垃圾填埋场或用作固体肥料，然后在打开为后续周期装入新废物的主孔口之前，关闭并重新密封第二孔口，其中污端的门或盖以及洁端的门或盖以电学方式联结，以保证符合法规，并避免洁端污染。

最后，下面将阐述本发明系统及其在使用中的操作方法的实施例。

实施例1

例如，在向容器装填含传染或危险试剂的动物尸体之前，为了使装载刻度为“零”，要先关闭容器盖。然后打开盖，向容器装入预定体积的废物。优选地，装载量至少为容器能力的20％(以重量计)，但不得超过容器的承重能力，否则该情况下系统将不能工作，必需除掉超出的重量。然后封闭并固定容器盖子。接着启动PLC控制器，其首先通过测定容器内废物的重量开始了分解过程。然后开始分解过程，加入废物，按重量计，优选比例是60％的水对40％的组织，根据组织重量加入预定浓度的碱。按重量计，该浓度一般相当于所加入的50％的Ha0H溶液占整个组织重量的15～20％。

然后开始加热步骤，将容器内部温度升高到预定的第一分解周期温度，时间持续预定时间，以便能彻底分解尸体。在优选方式中，该周期将分解温度至少保持在110℃，优选约为130℃，最优选约为150℃。在150℃条件下，分解周期持续时间一般约为3小时。

一旦完成了分解周期，PLC控制装置就利用冲过容器夹套30的冷却水开始冷却循环。一旦容器得到充分冷却，容器向污水管排放，然后再补充部分冷却水，并对内部进行清洗。然后容器再次排放，再次补充水，如果愿意，可对该第二次清洗液进行加热。经过该热清洗后，容器排水，最后一次对它进行喷淋清洗。然后完成冷却循环，关闭系统，同时打开排放管，使容器内部彻底排空。

如果冷却周期完成时操作者能出现，就能打开容器，去掉并排空装载废物的筐篮。然后重新放回筐篮，使系统为新周期作好准备。然而，如果冷却周期完成时操作者不出现，例如周期在夜间进行时，操作者应当在短时间、优选约为30秒内启动清洗周期。在完成最后的喷淋后，打开容器并安全地处理掉废物。

尽管已经用优选实施例描述了本发明，但本领域普通技术人员应当理解的是，可作出各种改进和变化而不会脱离由下面的权利要求阐述的本发明的范围。这些修改和变化应当考虑在所附加的权利要求的界限和范围之内。

Claims (10)

1.一种用于分解或中和含有不想要成分的不想要物质的系统，其通过使不想要物质经历受控制的碱解周期，产生适合传统卫生处理或土地应用处理的无菌产物，所述系统包括：

容纳不想要物质的容器，所述容器能够形成封闭反应器；

用于测定所述容器内容纳的不想要物质的重量并产生重量输出数据的重量测量装置；

用于控制系统工作、接收和考虑所述重量测量装置产生的重量输出数据以确定要导入到容器内部的水和碱性化合物的适当量的控制装置；

用于按照所述控制装置根据重量输出数据确定的水量将水导入所述容器内部的引水装置；

用于按照所述控制装置根据重量输出数据确定的碱性化合物量将碱性化合物导入所述容器内部的装置；

用于在将水和碱性化合物导入到容器内部后，将容器内部加热到第一预定温度水平达足以产生可安全处理的产物的时间的加热装置；

用于使容器内部通风的通风装置，所述通风装置可在周期开始时处在打开状态，当容器内温度达到第一预定温度时它被所述控制装置关闭；

用于在碱解周期完成后通过向容器引入冷却剂来冷却容器内部的冷却装置；以及

用于从所述容器内部排出内容物的排放装置，所述加热装置适合将容器内部加热到第二预定周期温度达预定时间，此后所述冷却装置将容器内部温度降低到第三预定温度，借此容器内的内部压力达到大气压，此后所述引水装置冲洗容器内部，所述控制装置打开所述通风装置，所述排放装置从容器内部排出内容物，使内容物降至预定水平，然后所述排放装置关闭，而引水装置继续冲洗容器内部，直至内部局部充满，此后用最后的冲洗液喷淋容器内部，通过排放装置冲掉容器内部内残留的任何化合物。

2.根据权利要求1的系统，其中所述容器包括用于接受所述不想要物质的主孔口和用于从所述容器中除去无菌固体废物残渣的独立的第二孔口。

3.根据权利要求1的系统，进一步包括用于在所述容器内部内产生真空的排放器。

4.根据权利要求1的系统，进一步包括用于对容器内部的内容物进行混合和搅拌的搅拌注射器装置。

5.一种分解或中和不想要物质的方法，该方法通过使不想要物质经历碱解周期并产生适合传统卫生处理或土地应用的无菌产物来实现，所述方法包括以下步骤：

(a)提供结合有加热-冷却装置的密封反应器；

(b)将所述不想要物质容纳到密封反应器内；

(c)测定所述反应器内容纳的所述不想要物质重量，并产生重量输出数据；

(d)控制系统的操作，包括考虑重量输出数据，确定要导入到反应器内部的水和碱性化合物的适当量；

(e)在步骤(d)后，按照重量输出数据确定的碱性化合物量，将碱性化合物导入所述反应器内部；

(f)在步骤(d)后，按照重量输出数据确定的水量，将水导入所述反应器内部；以及

(g)在步骤(e)和(f)后，将反应器内部加热到第一温度，其持续时间足以产生可安全处理的产物；

(h)在步骤(e)和(f)中，在反应器的通风口内产生真空，以便在装填反应器时去除废物臭气；

(i)在步骤(e)和(f)中，混合反应器的内容物，以便增强碱性化合物与不想要物质间的相互作用；

(j)在步骤(g)后，在分解周期完成后将反应器内部冷却到预定温度；

(k)在步骤(j)后，一旦反应器达到预定的第二温度、压力达到1个大气压，就将反应器内部通风；

(l)在步骤(k)中，在反应器内部产生真空以从中除去臭气；

(m)在步骤(k)中，平衡所产生的真空，以避免所述真空妨碍反应器排放；

(n)在步骤(m)后，从反应器内部排出反应器内容物的液体溶液部分；以及

(o)在步骤(n)后，冲洗反应器内部，以便从不想要物质的所有固体残渣中除掉残留的任何溶液残留。

6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括以下步骤：

(p)在步骤(o)中，关闭排放管，同时继续冲洗，并再次局部充满反应器，搅拌冲洗液，使其贯穿所有固体废物残渣；

(q)步骤(p)后，使冲洗液循环流动达预定时间，以便使冲洗液从不想要物质的所有固体废物残渣中去除所夹带的任何分解溶液；以及

(r)步骤(q)后，从反应器内部排出冲洗液。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括加热步骤(p)或(q)中的冲洗液的步骤。

8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括以下步骤：

(s)在步骤(r)后，对反应器内部及不想要物质的所有固体废物残渣进行后续冲洗，以及

(t)在步骤(s)中，通过传统装置处理得到的流出物。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括以下步骤：

(u)在步骤(t)后，打开反应器，排除所述固体废物残渣，以便将其处理到垃圾填埋场或用作固体肥料。

10.根据权利要求5所述的方法，其中所述反应器与加热-冷却装置相结合，

其中加热步骤(g)通过将蒸汽引入所述加热-冷却装置中来实施，以及

其中冷却步骤(j)通过将水引到所述加热-冷却装置中来实施。

Images