CN106729920A - 一种生物医疗垃圾的多级处理方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物/医疗废弃物处理领域，公开了一种生物医疗垃圾的多级处理方法及其设备。该方法包括下述步骤：(一)在粉碎生物医疗垃圾的同时，采用质量浓度0.1‑0.5％的过氧化物消毒液对生物医疗垃圾进行第一阶段消毒处理；(二)将经过第一阶段消毒处理后带有存留的过氧化物消毒液的垃圾处理物进行第二阶段消毒处理，所述第二阶段消毒处理为采用蒸汽灭菌热处理或采用质量浓度5％‑20％的高浓度过氧化物消毒液进行消毒。实现上述方法的设备包括以下装置：用来接收垃圾的反应仓(包括药剂分配器、粉碎器、及消毒反应池)，增强消毒器(包括高压蒸汽灭菌器或混合反应器)；本发明消毒灭菌效果好，时间短，同时具有较好的环保效果。
Description
技术领域
本发明属于生物/医疗废弃物处理领域，特别涉及一种生物医疗垃圾的多级处理方法及其设备。
背景技术
生物医疗废弃物(BMW)由固体、液体、锐器及实验室垃圾组成，它们具有潜在感染性和危险性，如含有细菌、病毒等微生物。生物医疗垃圾必须妥善处理，以保护公众健康，以及保护由于工作原因而需要频繁接触生物医疗垃圾的医疗与卫生工作者等群体。
为了达到法律法规所要求的各种微生物(包括各种细菌、病毒、真菌和细菌芽孢等)的消毒标准，处理过程需要采用专门设备。此外，为了达到法规要求的将生物医疗废弃物处理成“不可辨识”状态，也为了使废弃物尽可能充分地暴露于热和化学消毒介质中，还需要事先对生物废弃物进行粉碎。
国家及地域性替代处理技术协会(STAATT)制定的《医疗废弃物处理技术国家管理规定》(State Regulatory Oversight of Medical Waste Treatment Technologies)被世界上大部分的监管机构所采用，其中规定了有限的医疗废物的微生物杀灭效率。STAATT-III中考虑了现有可用的生物医疗废弃物消毒技术的限制，规定对于病毒、细菌和真菌孢子的杀灭效率分为6个数量级。然而，越来越多的国家将医疗废弃物的消毒标准变成“完全消毒”，这一要求是使用现有化学消毒液的处理技术所无法实现的，这主要是由于现有的化学消毒技术基础方面的限制。
目前所使用的生物医疗废弃物处理方法，主要分为三大类：焚烧法、热消毒法和化学消毒法。焚烧法是将生物医疗废弃物直接通过高温焚烧进行处理，这种方法消毒较为彻底，但是会产生二噁英等有毒气体，严重污染空气及环境，而且能耗较高；普通的热消毒技术一般是蒸汽消毒，即在高压下通入蒸汽将废弃物加热到121-140℃；蒸汽消毒是处理生物垃圾的一种简单有效的方法，但需要消耗大量的能量，并且对于垃圾中封闭空间的消毒可能并不有效，在加热之后再粉碎垃圾也有明显的局限性；另外，蒸汽消毒通常会产生难闻的气味。其他的热消毒技术还有干燥热消毒，这种技术同样会产生类如二噁英等有毒气体，且能耗很高。
一般来说，采用化学消毒技术处理生物医疗废弃物的案例很少见，这主要是因为化学消毒的效果有限、消毒液具有潜在毒性、可能排放有毒气体、排放用过的消毒水时可能造成水污染、并且消毒之前需要进行有效粉碎以使废弃物与消毒液充分接触等因素的限制。现有常规的化学消毒液通常有：次氯酸、戊二醛、季胺类物质和过氧化氢。次氯酸并不常用，因为用次氯酸消毒需要较高的浓度和较长的消毒时间，消毒过程中还会产生具有毒性的氯气。戊二醛则被用作恒化培养剂而不是消毒液；季胺类物质的消毒效果达不到法规的要求。使用季胺类物质和戊二醛相结合的消毒液，如SteriCid和ViroCid只能提供2-3个数量级的细菌消毒效率，不能满足STAATT的要求，而该要求被视作是消毒效率的国际标准。另外，戊二醛和次氯酸的挥发蒸汽具有毒性，与氧气反应时易生成致癌物质。
低浓度的过氧化氢溶液用于消毒时消毒效率非常低，仅能提供3-4个数量级的消毒效果。在有/无催化剂的条件下用过氧化氢和醋酸反应以提高过氧化氢的消毒效果的方法已经被深入研究甚至申请了专利。过氧化氢与醋酸反应并有硫酸作为激活剂的情况下会形成活性物质过乙酸，即为比利时公司CidLines生产的消毒产品Kickstart和Kenocid，其中含有过乙酸、过氧化氢和乙酸，还可能含有其他添加成分，如硫酸作为生成过乙酸的催化剂。Cidlines所报告的消毒效率为使用2％的消毒液，对于各种细菌可以达到5个数量级的消毒效率，对于真菌和孢子可以达到2-4个数量级的消毒水平。消毒效率并不能满足STAATT的标准。2008年中国工程期刊上曾发表过关于用硫酸促进过氧化氢和醋酸反应生成过乙酸的文章，题为《用过氧化氢和乙酸制备过乙酸的实验和建模》(赵雪冰,张婷,周玉杰,刘德华.“Preparation of Peracetic Acid from Acetic Acid and Hydrogen Peroxide:Experimentation and Modeling”.过程工程学报,2008年2月,第8卷第1期，第35-41页)，其中明确指出了温度对于增强过乙酸消毒效果的作用。另外，较高的温度可以促进过氧化氢分解为水和氧气，在与空气在高温下接触时有可能生成臭氧，这是一种不稳定但强效的消毒液，其在生物医疗废弃物消毒方面的应用已经注册专利(US5087419)，并已经被生产和销售(Qzonator NG-3000，Ozonator工业有限公司)。形成臭氧对于灭菌消毒非常有利并且很安全，因为它遇到蒸汽时会降解，因而在高压蒸汽灭菌过程中强效消毒同时自身降解为无害的氧气、所以不在消毒结束时排出造成污染。两个中国专利，CN 101828551和CN103704264，公开了用过氧化氢和醋酸在硫酸的催化下制取过乙酸的方法，同时也公开了使用过氧化氢-醋酸-硫酸溶液混合洗涤剂和表面活性剂的方法。这些专利公开了使用低浓度的以上溶液，用于家庭、医院和工业，但并没有提到将这种溶液用于医疗废弃物的消毒。并且，安哈尔特应用科学大学2015年的研究结果表明，过氧化氢与戊二醛和/或季铵化合物共同使用具有协同性消毒作用，但会在24小时之内就显著影响消毒液的稳定性，这主要是由于过氧化氢与其他成分的反应。
使用高浓度的消毒液进行消毒从未被申请过专利，因为消毒液成本较高且会产生环境影响。由于过氧化氢化学性质活泼，在开放系统中使用高浓度过氧化氢很危险，高浓度过氧化氢会与洗涤剂和表面活性剂产生反应，在粉碎的同时使用高浓度过氧化物消毒是不可行的，而这些物质在消毒过程中又是必须的，并且法规规定生物医疗器械必须在边消毒边粉碎，不能先粉碎再消毒。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种生物医疗垃圾的多级处理方法，该方法工艺步骤合理，操作方便，协同作用效果好。
本发明的另一目的在于提供一种实现上述生物医疗垃圾的多级处理方法的设备。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种生物医疗垃圾的多级处理方法，包括下述步骤：
(一)在粉碎生物医疗垃圾的同时，采用一般浓度过氧化物消毒液对生物医疗垃圾进行第一阶段消毒处理；所述一般浓度过氧化物消毒液的质量浓度为0.1-0.5％；
(二)将经过第一阶段消毒处理后带有存留的过氧化物消毒液的垃圾处理物进行第二阶段消毒处理，所述第二阶段消毒处理为采用蒸汽灭菌热处理或采用高浓度过氧化物消毒；所述高浓度过氧化物消毒是采用质量浓度为5％-20％的高浓度过氧化物消毒液进行消毒。
所述第二阶段消毒处理是在含有高浓度过氧化物消毒液的混合反应器中或在高压蒸汽灭菌器中进行短暂的3～10分钟的消毒。
所述一般浓度过氧化物消毒液和高浓度过氧化物消毒液均是以过氧化氢为基础，并预先混入了激活剂和稳定剂的消毒制剂，然后与配制剂混合后形成的消毒液，在使用之前以该消毒液为母液配置成不同浓度再与待处理的生物医疗垃圾接触进行消毒。
所述消毒液是由以下配比的原料制备而成：质量分数50％的过氧化氢，质量分数1-5％的激活剂，质量分数2-10％的稳定剂，质量分数0.5-2％的配制剂，余下为水。
所述稳定剂包含乙酸和过氧乙酸。
所述激活剂为任何能够使消毒液富集最高活性的过乙酸化合物的化学物或物质，包含硫酸、无水乙酸和铁粉中的一种以上。
所述配制剂为阴离子洗涤剂、非离子洗涤剂和阳离子洗涤剂中的一种以上。
所述配制剂包含以下一种以上的季氨化合物：烷基二甲基苄基氯化铵、辛基-癸基-二甲基氯化铵、辛基-癸基-二甲基溴化铵、二癸基-二甲基氯化铵和二癸基-二甲基溴化铵。
所述配制剂还含有以下组分中的一种以上：无硅润滑油、异丙醇和乳化剂；所述乳化剂优选为矿物油；所述矿物油中包含以下组分：聚山梨醇酯和/或油酸聚乙二醇甘油酯。
所述步骤(二)中蒸汽灭菌热处理是对第一阶段消毒处理后的垃圾处理物及存留在垃圾处理物上的消毒液在120～150℃进行高温蒸汽作用；在此过程中，消毒液中的过氧化物消毒物质经升温活性增强，产生更彻底的消毒效果。
所述步骤(二)中高浓度过氧化物消毒是在混合反应器中完成，混合反应器中使用高浓度过氧化物消毒液进行消毒并且使用搅拌来迫使化学物质与垃圾处理物进行充分混合以使粉碎的垃圾处理物充分暴露于消毒液中并实现3～10分钟内的最终消毒。
所述一般浓度过氧化物消毒液和高浓度过氧化物消毒液中含有粘性物质多聚糖，将有效消毒成分黏在粉碎的废弃物颗粒上，同时将废弃物颗粒黏合在一起，形成聚合物；在保持持续的消毒效果的同时使其在运输过程中不会分离。
在经过步骤(二)所述的第二阶段消毒处理后，将所得无菌的垃圾处理物从消毒液中分离出来，分离后的消毒液重复使用。
在经过步骤(二)所述的第二阶段消毒处理后，将所得无菌的垃圾处理物从消毒液中分离出来，分离得到的垃圾处理物通过挤压机缩容并将其中残留的消毒液挤出重复使用。
一种实现上述生物医疗垃圾的多级处理方法的设备，包括：一个或多个以下装置：
用来接收垃圾的反应仓，配有盖子来防止微生物的泄漏；
药剂分配器；
粉碎器，有或者无滤网；
反应池；
增强消毒器，包括高压蒸汽灭菌器或混合反应器；
所述反应仓内设置有药剂分配器、粉碎器及反应池，对生物医疗垃圾进行粉碎和消毒处理；所述药剂分配器与反应池相连，粉碎器设置于反应池内；所述增强消毒器与反应池相连接，对反应池内已经经过一般浓度过氧化物消毒液进行消毒处理的处理物进行蒸汽灭菌热处理或采用高浓度过氧化物消毒液消毒处理。
上述设备还配备控制器对相关装置进行控制：
(1)对反应仓的进料器进行操控，控制垃圾进入反应仓；
(2)对粉碎器进行操控，控制粉碎垃圾；
(3)对药剂分配器进行操控，控制其分配相应药剂在垃圾上；
(4)对增强消毒器进行操控，控制相应装置对处理物进行蒸汽灭菌热处理和/或采用高浓度过氧化物消毒处理。
上述设备还包括有固液分离器，用来分离处理后的垃圾及消毒液，并回收再利用消毒液。相应地，上述控制器对固液分离器进行操控，控制分离处理后的垃圾及消毒液。固液分离器包括第一级固液分离器和第二级固液分离器，其中第一级固液分离器是用来捞取经过第一阶段消毒处理后的破碎垃圾并送至第二阶段消毒处理，第二级固液分离器是用来分离处理后的垃圾，并送至挤压机，而分离出的消毒液可以回收再利用，以减少化学药剂和水的消耗，并可杜绝废水的排放。
上述设备，还可包括有挤压机，所述增强消毒器与挤压机相连接，用来压缩经处理后的垃圾，挤出消毒液并最小化处理后垃圾的体积。
上述设备，还包括在线分析器，用来跟踪消毒过程是否成功。相应地，上述控制器对在线分析器进行操控，通过在线分析器的反馈来控制相应装置的运行。在线分析器包含电气相连的检测器和过滤器；检测器是用于在消毒过程结束时对消毒后的液体自动取样并测量其需氧水平，并根据事先确定的需氧量阈限提供消毒效果的读数和文件记录；过滤器用来从消毒液中收集细菌，用于分析消毒过程后的细菌存活量；从过滤器残留颗粒上清洗去除剩余化学消毒过氧化物消毒液，使过滤网上的残余颗粒进入悬浮液，并混合入培养基，再使用氧电极或其它任何分析悬浮液中氧含量的方法进行耗氧量的分析；由于控制器与在线分析器相连，如果在线分析器反馈耗氧量超过了阈限，控制器便会控制停止整个设备的运行。
在上述设备中，对于所述混合反应器，所述控制器可根据混合反应器中安装的传感器所反馈的物理和化学信号对高浓度过氧化物消毒液的浓度进行调节；并可协调混合反应器和粉碎器的运行，将混合反应器中的物料排空至固液分离器，以将消毒液与已经消毒的粉碎固体残渣分离。
在上述设备中，对于所述高压蒸汽灭菌器，对第一阶段消毒处理后的垃圾处理物及存留在垃圾处理物上的消毒液一起经过蒸汽消毒，从而结合过氧化物消毒和蒸汽消毒过程。
所述药剂分配器包括：第一分配器连接装有过氧化氢、稳定剂和激活剂的容器；第二分配器连接装有配制剂的容器，所述控制器可以操作第一分配器提供过氧化氢，并操控第二分配器提供配制剂。
本发明的作用原理是：本发明公开了一种用于处理生物废弃物(BMW)的方法及设备。本方法及设备可以对BMW进行粉碎、过氧化物消毒和热消毒几种方法的组合和顺序消毒。各种不同种类的消毒液混合会产生协同效应，而顺序消毒过程则可获得高达100％的灭菌效果。BMW在进入本设备后会被粉碎并过氧化物消毒。过氧化物消毒由一种消毒混合制剂完成，是一种具有杀毒性能且不产生有害气体和水污染的消毒溶液，例如过氧化氢可化学分解为氧气和水，或与有机物反应生成二氧化碳和水，或臭氧在蒸汽锅炉中产生，与蒸汽反应重新生成过氧化氢。由于溶液的化学性质，过氧化物消毒后的BMW可以进一步用热消毒法进行消毒，如蒸汽消毒(高压灭菌)。高压蒸汽消毒器可以作为设备的一个组成部分，或作为单独的设备。将化学消毒方法与热消毒方法相结合的做法至今没有得到应用，是因为所使用的消毒液在加热条件下不稳定，会形成氯气、溴及其氧化物，其他的消毒成分如戊二醛可能氧化为致癌物质或气化，成为可吸入有毒气体。
过氧化氢消毒液以安全著称，被广泛应用于医疗行业。但其消毒效率相对较低，需要使用高浓度与长时间。然而，过氧化氢与乙酸反应可生成过乙酸，是一种非常有效的消毒液。过氧化氢与乙酸反应生成过乙酸有化学平衡，在标准状态下可产生少量的过乙酸。加入催化剂，如硫酸和无水乙酸，则会有效加速过乙酸的产量，从而增强消毒效果。因此使用过氧化氢，乙酸，过乙酸和催化剂成分的消毒液被最终采用，这主要是考虑到其环保、加热后稳定无毒、在催化剂作用下可有效消毒，及可快速制取的性质。然而，由于这种消毒液具有较大的表面张力，为了达到良好的消毒效果，则需要添加表面活性剂并可在需要时施以粉碎、加压。激活的过氧化氢(即过氧化氢在催化剂作用下与乙酸反应生成过乙酸)作为消毒液，结合粉碎、混合、及高温高压下能渗入到生物医疗垃圾内部的消毒蒸汽，是一种有效且环保的医疗生物垃圾处理技术。
把粉碎、过氧化物消毒及热消毒三种功能结合在一起的方法，与把粉碎和过氧化物消毒或热消毒中的一种相结合的处理方法相比，这种三功能合一的处理技术具有协同性加强的消毒效果，过氧化物消毒首先减少了微生物存活量，蒸汽消毒同时增强了消毒液中的活性物质，在第二阶段完成微生物的彻底杀灭。
此外，与热消毒相比，采用粉碎、一般浓度的过氧过物消毒结合装有高浓度过氧化物消毒液的混合反应器的消毒方法可以取得同样的灭菌效果。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
一、消毒灭菌效果好；采用本方法及设备对生物医疗废弃物进行处理，具有非常好的杀菌消毒效果，具体表现有以下几方面：
1、把粉碎和一般浓度过氧化物消毒液消毒，及热消毒和高浓度消毒液消毒中的一种结合在一起的方法，与把粉碎和过氧化物消毒或者粉碎和热消毒结合中的任一种处理方法相比，这种多功能合一的处理技术具有协同加强消毒的效果，第一阶段过氧化物消毒首先减少了微生物存活量，蒸汽消毒或高浓度消毒液消毒同时增强了消毒液中的活性物质，在第二阶段完成微生物的彻底杀灭；因而消毒效果非常好，完全可以达到国家及地域性替代处理技术协会(STAATT)制定的6个数量级的细菌消毒效率。
2、采用本方案进行消毒，第二阶段的高浓度过氧化物消毒过程仅需3-10分钟。而且该第二阶段高浓度消毒也是第一阶段消毒的延续，所以第一阶段的时间根据粉碎过程所需时间灵活控制。这样，两个阶段的总体消毒过程仍然能够控制在5-10分钟之内。而现有其它技术如果需要实现相同的消毒效果，其时间一般超过30分钟。所以相比较而言，采用本方案可以大大节省操作时间，充分提高处理效率，明显促进生产量，具有非常好的经济效益。
3、本发明首先在低浓度过氧化物消毒液中粉碎、之后再在混合反应器中使用高浓度消毒液进行增强处理、从而达到比现有处理方法更加高速同时也更加高效的处理结果。该方法可以有效缩短消毒时间，消毒液的消耗则较小，且没有污水排放；本方法使表面活性剂和洗涤剂在使用高浓度过氧化氢消毒之前作用于废弃物，同时又取得了需要的杀毒效果，克服了仅用高浓度过氧化氢会与洗涤剂和表面活性剂产生反应，在粉碎的同时使用高浓度过氧化物消毒是不可行而且很危险的缺陷。
二、具有较好的环保效果；采用本发明方法及设备比较符合环保的要求，具体表现在：
1、本发明主要采用过氧化氢作为主要成份进行消毒，过氧化氢可分解为水和氧气，在与空气在高温下接触时有可能生成臭氧，形成臭氧对于灭菌消毒非常有利并且很安全，因为它遇到蒸汽时会降解；所以采用本技术并不会产生对环境有明显污染的物质，对空气及水资源也没有不利的影响，完全避免了现有灭菌消毒方式往往会产生有毒有害物质污染环境的问题，因而本发明方案对环境比较友好，非常符合环保理念。
2、采用本发明还可以将消毒液回收重复循环利用，在减少排放的同时可以充分利用消毒液，节约原材料资源，减少物质损耗，节能降耗，同样具有良好的环保效果。
三、智能化程度高；本方案采用控制器对相关装置进行操控，同时采用在线分析器对装置中的相关参数与及消毒液的相关浓度进行监控，可以实现自动化程度较高的智能控制，有利于降低操作者的劳动强度，提高生产效率，促进生产质量，保证操作效果的稳定性及安全性。
四、本发明设备形式多样，采用模块化结构，易于组合及安装，可以根据不同的生产情况灵活选用，可满足不同场合的生产要求。
附图说明
图1A是本发明设备的结构示意图。
图1B为图1A所示设备的药剂分配器的概念图。
图1C为图1A所示设备的消毒反应仓的结构示意图。
图1D为图1B所示的药剂分配器的结构示意图。
图1E为图1A所示的粉碎器的概念图。
图1F为图1A所示的高压蒸汽灭菌器的结构示意图。
图2为一个结合高压蒸汽灭菌器、混合反应器、及粉碎器的生物垃圾处理器之概念图解(按照某实施例)。
图3A为一个根据存活细菌的需氧量来评价消毒效率的方法之概念图解(按照某实施例)。
图3B为图3A所示的根据存活细菌的需氧量来评价消毒效率的装置的结构示意图。
图3C为根据图3A及图3B所示的评价消毒效率的方法的操作流程图。
图4为根据图1及图3所示的处理生物垃圾的方法的操作流程图。
图5A为根据处理生物垃圾装置之实施例所做出的生物医疗废弃物处理系统的主要部分的结构示意图。
图5B为图5A所示系统处理生物医疗废弃物的操作流程图。
图6a为质量浓度为0.5％的过氧化氢消毒液与不同种类的化学物质(包括2种季胺类物质Galsept50和Septol，以及一种戊二醛与季胺类物质的混合物SterCid混合后对消毒效率的影响图；数据基于在将有机消毒产品与过氧化氢混合后的1小时和24小时后收集的样品。
图6b为各种不同消毒剂及其消毒水平的数据图，包括季铵类(QA)市售产品，高温蒸汽灭菌器(使用121℃或135℃)，质量浓度0.5％和5％的活化过氧化氢(AHPO)，灭菌效率由枯草杆菌孢子的存活率分析确定。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
具体示例由相关附图展示。图中所示部件尺寸及功能仅为叙述准确和方便，并非为实际比例。
图1A是本发明设备的结构示意图，包括反应仓100、控制器110和增强消毒器108。反应仓100用于处理废弃物，使其适合于后续的增强消毒(使用高压蒸汽灭菌器的蒸汽灭菌热处理或混合反应器的高浓度过氧化物消毒液消毒)。反应仓100带有药剂分配器106、粉碎器104及反应池102，用于接收待处理的生物医疗垃圾或生物垃圾。控制器110可以控制粉碎器104粉碎废弃物，还可以控制药剂分配器106向废弃物分配消毒液(包含过氧化氢、稳定剂和激活剂，以及配制剂)。过氧化氢与配制剂混合后的6个小时(或7、8、9、10、11、12、13小时)之内，可以用于对废弃物的冲蚀以达到对废弃物消毒的目的。任选地，废弃物在反应池102中进行粉碎和过氧化物消毒。在反应池102中经过第一阶段消毒处理，即一般浓度过氧化物消毒液消毒处理的粉碎垃圾(“处理后垃圾”)可用增强消毒器108(包括高压蒸汽灭菌器或混合反应器)进行第二阶段消毒处理，例如使用高压蒸汽灭菌器的蒸汽灭菌热处理或混合反应器的高浓度过氧化物消毒液消毒。任选地，控制器110可操控增强消毒器108(为高压蒸汽灭菌器时)，对第一阶段消毒处理后的垃圾处理物及存留在垃圾处理物上的消毒液加高温高压，在120～150℃含有过氧化氢的高温蒸汽中进行热消毒，在此过程中，消毒液中的过氧化物消毒物质经升温活性增强，产生更彻底的消毒效果。任选地，控制器110可操控增强消毒器108(为混合反应器时)，对第一阶段消毒处理后的垃圾处理物及存留在垃圾处理物上的消毒液进一步进行高浓度过氧化物消毒，在混合反应器中使用高浓度过氧化物消毒液进行消毒并且使用搅拌来迫使化学物质与垃圾处理物进行充分混合以使粉碎的垃圾处理物充分暴露于消毒液中并实现3～10分钟内的最终消毒。以上每一种任选地组合方式，都对应一个本发明中的独立实施例。
任选地，粉碎机104可包含一个或多个粉碎组件，如预粉碎机104a和最终粉碎机104b。
任选地，高压蒸汽灭菌器是一个独立的装置，也可以是任何一种已有蒸汽消毒器。或者，蒸汽灭菌热处理过程也可以在反应池102中进行。
任选地，只将加热温度控制在90-100摄氏度，也是可行的，因为在此温度下消毒液蒸汽可以更好地穿透渗入粉碎物的内部，并且使用较低温度时显然也会节能。
控制器110可以调控反应仓100中任何部件的运转，如药剂分配器106、粉碎器104等等。作为补充或替代方式，任何部件的运转也可以由计时器控制。例如，控制器110可以操控一个计时器，为反应仓100中各个部件的运转计时。一个或多个传感器可为控制器110提供反馈信号，从而实现对各个部件的控制。
任选地，控制器110可控制一个条形码扫码器，以使用配备条形码的容器。在非限制性实施例中，使用的配备条形码的容器可以是过氧化氢生产商原装桶或者配制剂生产商原装桶。
任选地，反应池102也可以分割为多个子仓。在非限制性实施例中，废弃物的粉碎可以在第一个子仓中进行，废弃物的过氧化物消毒可以在第二个子仓中进行，同样作为任选项，蒸汽灭菌热处理可以在第三个子仓内进行。
任选地，控制器110在过氧化物消毒之前，操控粉碎机104进行粉碎。粉碎可以使进入过氧化物消毒过程的废弃物消毒液中隐藏的所有表面充分暴露，从而使废弃物与消毒液充分接触。在非限制性实施例中，粉碎后的废弃物由尺寸在0.5-1英寸的颗粒组成。在非限制性实施例中，这些颗粒呈球形，测量的尺寸是半径。任选地，控制器110可同时控制粉碎机104和药剂分配器106。任选地，控制器110可首先操控药剂分配器106向废弃物分配过氧化氢、稳定剂、激活剂和配制剂，然后操作粉碎机104进行粉碎。任选地，粉药剂分配器106将过氧化氢、稳定剂、激活剂和配制剂一起混合，配制成消毒溶液，并将其与废弃物混合。在非限制性实施例中，在废弃物开始部分粉碎时，消毒过程就已经开始，并与粉碎过程一同进行。或者，控制器110也可操作粉碎机104在分配药剂之前即开始工作。
用于废弃物消毒的过氧化物消毒溶液及其残留部分在蒸汽灭菌热消毒时没有毒性，且不能影响高压蒸汽灭菌器的正常运行。
任选地，控制器110可操控加热器加热反应池102，为废弃物热消毒创造合适的温度条件(60-100℃)，使消毒液蒸汽可更好地渗入废弃物的空隙中，且温度越高，消毒效果越好。
任选地，在第二阶段消毒处理使用的是高浓度过氧化物消毒液，那么在第二阶段消毒处理结束后还可向废弃物中加入粘性物质；任选地，在第二阶段消毒处理使用的是蒸汽灭菌热处理，那么在第一阶段消毒处理结束后就向废弃物中加入粘性物质；所述粘性物质是例如胶水或多聚糖成分，使废弃物颗粒黏合在一起，使其在运输或填埋过程中不易分离。
第一阶段消毒处理使用的一般浓度过氧化物消毒液，和第二阶段消毒处理使用的高浓度过氧化物消毒液均是以过氧化氢为基础，并预先混入了激活剂和稳定剂的消毒制剂，然后与配制剂混合后形成的消毒液，在使用之前以该消毒液为母液配置成不同浓度再与待处理的生物医疗垃圾接触进行消毒。所述一般浓度过氧化物消毒液的质量浓度为0.1-0.5％；所述高浓度过氧化物消毒液的质量浓度为5％-20％。
在非限制性实施例中，消毒液含有过氧化氢，在高温度下消毒性能进一步增强。在另一非限制性实施例中，消毒液是添加了稳定剂的过氧化物。在另一非限制性实施例中，消毒液由以下配比的原料制备而成：质量分数50％的过氧化氢，质量分数1-5％的激活剂，质量分数2-10％的稳定剂，质量分数0.5-2％的配制剂，余下为水。稳定剂为乙酸和过氧乙酸；激活剂为任何能够使消毒液富集最高活性的过乙酸化合物的化学物或物质，包含硫酸、无水乙酸和铁粉中的一种以上。
通常，过氧化氢与乙酸可发生化学反应，过氧化氢与乙酸可以生成过氧乙酸和水。化学反应的化学平衡取决于各成分的浓度与反应条件。因此，在合适的条件下添加乙酸和过氧乙酸可使过氧化氢更加稳定，成为本发明方法和设备中使用的消毒液。
添加质量百分浓度1-2％的硫酸作为过氧化氢与乙酸反应的激活剂(赵雪冰,张婷,周玉杰,刘德华.“Preparation of Peracetic Acid from Acetic Acid and HydrogenPeroxide:Experimentation and Modeling”.过程工程学报,2008年2月,第8卷第1期，第35-41页)。作为可选项，1-2％的无水乙酸也可以代替硫酸添加到混合物中作为激活剂。作为可选项，铁粉也可用作催化剂，也具有相同功用。
任选地，过氧化氢的消毒效果可通过合适的反应条件加强，例如合适的温度。在非限制性实施例中，用过氧化氢进行过氧化物消毒的合适温度可以是60-70摄氏度，或是50-150摄氏度。以上各种情况均对应于本发明中的独立实施例。
任选地，过氧化物溶液的消毒活性可以通过添加一种或多种配制剂得到进一步加强。在非限制性实施例中，配制剂可以为阴离子洗涤剂、非离子洗涤剂和阳离子洗涤剂中的一种以上。在另一非限制性实施例中，配制剂可含有一种或多种具有抗菌活性的表面活性剂，如季铵化合物。在另一非限制性实施例中，配制剂可含有一种或多种以下化学成分：烷基二甲基苄基氯化铵(C17H30ClN)、辛基癸基二甲基氯化铵(C20H44ClN)、辛基癸基二甲基溴化铵(C20H44BrN)、二癸基二甲基氯化铵(C22H48ClN)、和二辛基二甲基溴化铵(C18H40BrN)。
此外，配制剂可能还含有其他领域内已知的物质，用以保护反应仓100中与过氧化氢溶液接触的部件(如机械部件，反应池102及粉碎机104的部件)不受过氧化氢腐蚀，或用来降低部件之间的摩擦系数。任选地，可以添加润滑油(如无硅润滑油)以保护反应仓100中与过氧化氢接触的部件。并且，为了使润滑油和水性消毒液更好地融合，可以添加一种醇(如异丙醇)和矿物油。在非限制性实施例中，矿物油包含聚山梨醇酯(TWEEN)与油酸聚乙二醇甘油酯中的一种以上。作为可选项，更多的能够促进润滑油与水性溶液融合的乳化剂已经在世界专利WO 2003/074027中描述，并收录在此作为参考。
在非限制性实施例中，消毒液可以包含过氧化氢以及稳定剂(包括过氧乙酸和乙酸)、激活剂(硫酸、无水乙酸和铁粉中的一种)。配制剂可能包含以下物质中的一种以上：烷基二甲基苄基氯化铵，辛基癸基二甲基氯化铵，辛基癸基二甲基溴化铵，二癸基二甲基氯化铵和二癸基二甲基溴化铵，同时还可能包含以下物质中的一种以上：无硅润滑油，醇类(如异丙醇)和矿物油(如聚山梨醇酯与油酸聚乙二醇甘油酯)。
将消毒液与配制剂混合将产生具有活性的消毒液。通常，消毒液的活性随着时间衰减，因此，根据对消毒液中消毒成分过氧化氢的最低活性要求，消毒液有确定的使用时限。活性的衰减在未与废弃物混合的状态下也可能由于消毒液与配制剂之间的化学反应而发生。在非限制性实施例中，消毒液的活性在混合后的24小时内由100％衰减至50％。因此在混合后的1个小时内，消毒液是可以使用或重复使用的。作为可选项，消毒液可以在水性环境下使用。
图6a为质量浓度为0.5％的过氧化氢消毒液与不同种类的化学物质(包括2种季胺类物质Galsept50(一种含有4种季氨化合物的光谱消毒剂，暂无中文译名)和Septol(洗必太，又名氯己啶，学名双氯苯双胍己烷)，以及一种戊二醛与季胺类物质的混合物SterCid混合后对消毒效率的影响图；数据基于在将有机消毒产品与过氧化氢混合后的1小时和24小时后收集的样品。该图显示了在使用前的短时间内将过氧化氢与洗涤剂、表面活性剂和有机消毒液混合的必要性。过氧化氢与季胺类物质和/或戊二醛的混合物在混合后的1小时内表现出强于单独使用激活过氧化氢溶液的协同作用，5分钟内的消毒效果达到了6个数量级，但在混合后的24小时后效果显著降低，不及单独使用过氧化氢。图6a可以充分说明过氧化物溶液的消毒活性可以通过添加一种或多种配制剂得到进一步加强。
图6b为各种不同消毒剂及其消毒水平的数据图，包括质量浓度0.5％的季铵类(QA)市售产品，高温蒸汽灭菌器(使用AC121℃或AC135℃)，质量浓度0.5％和5％的活化过氧化氢(AHPO)，灭菌效率由枯草杆菌孢子的存活率分析确定。显示，需要2个或多个阶段的顺次消毒才能取得完全的杀菌灭活。两个阶段可以使用不同的消毒剂，或在第一阶段使用适度热蒸汽消毒在第二阶段使用消毒剂，或在第一阶段使用消毒剂而在第二阶段使用热消毒。在所有的情况下，第一阶段后都没有达到彻底灭活，而在第二阶段之后，所有检验样品都达到完全灭活。顺次消毒阶段的需要，是因为第一阶段过程中对使用高浓度消毒剂的限制，因为高浓度活化过氧化氢、加上另外加入的的洗涤剂、润滑油及表面活性剂、对撕碎机造成损坏威胁。另一方面，顺次处理显著地缩短消毒过程，并实现完全灭活效果，而这种完全灭活的效果在使用单一消毒方式时，不论是使用化学消毒剂还是使用适度热蒸汽进行消毒，都不能达到。
任选地，在第一阶段消毒处理中，为了对生物医疗垃圾进行有效的消毒，废弃物应该浸入消毒液中至少1分钟，或至少2分钟，或至少3分钟，或至少4分钟，或至少6分钟，或至少7分钟，或至少8分钟，或至少9分钟，或至少10分钟，以上各种情况均对应于本发明中的独立实施例。任选地，一种或多种传感器可向控制器110提供信息反馈，以控制各个部件。在非限制性实施例中，传感器可向控制器110提供压力、温度、浓度水平、流速、消毒液活性水平，或其他与各部件相关的数据。控制器110可使用这些数据，控制各部件按照要求运转。控制器110可接收任一传感器的数据并输出控制信号，通过各种标准的有线/无线形式(如USB，蓝牙或WIFI)协调各部件的运转。
任选地，控制器110可能包含一个或多个含有一条或多条计算指令的控制器，以执行控制功能。作为可选项，用户可以通过用户界面设置不同部件的运转时长和时序。例如，使用者可能选用较长的粉碎时间。另外，使用者还可以为特定种类的废弃物设定合适的消毒时限，如5分钟，10分钟等，以节约能源。
图1B是图1A中的药剂分配器106的概念示意图。药剂分配器106包括：第一分配器106a连接装有过氧化氢、稳定剂和激活剂的容器106b；第二分配器106c连接装有配制剂的容器106d，所述控制器可以操作第一分配器提供过氧化氢，并操控第二分配器提供配制剂。
任选地，第一分配器106a和第二分配器106c可能是电子分配器或电动机械分配器。第一分配器106a和第二分配器106c的运作至少部分由控制器110控制，或者完全由机械控制。
任选地，第一分配器106a和第二分配器106c装有一个或多个阀门，比如止回阀或者可由控制器110控制的电动阀门。
任选地，一个或多个泵负责将消毒液和配制剂从容器106b和容器106d泵至相应的药剂分配器中。作为可选项，泵可由控制器110控制。
任选地，第一分配器106a和第二分配器106c可直接向反应池102中分配消毒液和配制剂，或先将配制剂和消毒液混合，之后再分配进反应池102。
任选地，药剂分配器106可配备额外的药剂容器和额外的分配器。
图1C是图1A中反应池102的实施例。反应池102可配备盖子112，盖住废弃物进料斗114。废弃物通过入口116进入料斗114，然后挡板118打开，废弃物进入反应池102。挡板118由控制器110控制。任选地，控制器110接收各个传感器的反馈信号，比如粉碎机104是否已准备就绪。任选地，反应池102装有一个或多个筛网，如筛网120和/或筛网122，以阻止颗粒大于预设值的废弃物通过，同时将反应池102划分为不同的区域。任选地，筛网120和筛网122用来筛选尺寸不同的废弃物颗粒。任选地，筛网可以阻止固体通过，从而将固体和液体分离开来。粉碎后的废弃物中可以通过筛网120但不能通过筛网122的，可以通过反应池102上的出口124排出。任选地，粉碎后的经过过氧化物消毒的废弃物，通过出口124排出后，可直接或间接地被送往增强消毒器108，如通过传送机。任选地，位于筛网120以下的筛网122可阻止废弃物通过，从而将固体和液体分离，分离液体中含有消毒液，可从反应池102中通过出口126排出，作为消毒液再利用，或直接从反应仓100中排出。任选地，出口126可安装一个阀门126a(例如，单向阀，压力阀等)以调节含有消毒成分的溶液排出。任选地，阀门126b可由控制器110控制。
图1D是图1A中药剂分配器106的一个实施例。控制器110可操控药剂分配器106，分配器连接到容器128，里面混合消毒液和配制剂以制取过氧化物消毒液。容器128由抗腐蚀的金属制成，以抵抗消毒液、配制剂及其混合物对金属的腐蚀。容器128通过入口130接收来自容器106b的消毒液和来自容器106d的配制剂。任选地，消毒液和配制剂分别由一个或多个泵打入容器128。作为替代或附加，容器106b和106d可分别安装阀门以控制消毒液和配制剂通过分配器106a和106c流入容器128。消毒溶液通过出口132流出容器128。任选地，控制器110可操控泵机134将消毒溶液从容器128中打出，并操控一个或多个出液口136，如分配器，将消毒溶液分配在反应池102中的废弃物上。或者，消毒溶液可通过一个入口进入反应池102。作为可选项，容器128可安装有入口136，将反应池102中使用的消毒液通过出口126送回容器128进行再利用，出口126设置一个阀门126a。任选地，可将回流入容器128的消毒溶液调节至预定的活性水平，方法为通过分配器106a向其中加入储存于容器106b的消毒液和通过分配器106c向其中加入储存于容器106d的配制剂。任选地，消毒溶液的活性水平调节由控制器110控制。任选地，一个或多个传感器可测量消毒溶液的多种参数，如pH值，电导，消毒液中各成分的浓度，等等，并向控制器110提供反馈信号，以控制药剂分配器106a和106c的工作。
图1E是图1A中的粉碎机104的一个实施例。粉碎机104安装于反应池102内。控制器110控制粉碎机104在反应池102内部将废弃物进行粉碎。任选地，粉碎机104可包含一个或多个粉碎组件，如预粉碎机104a和最终粉碎机104b。例如，废弃物可首先由预粉碎机104a进行粉碎，打碎外盒、挡网及其他较大的废弃物体，形成颗粒大小在10-50厘米(长度)的废弃物。废弃物颗粒接下来由粉碎机104b进一步粉碎，将颗粒尺寸控制在0.5-1英寸。控制器110可操控预粉碎机104a和最终粉碎机104b同时或按顺序工作。或者，预粉碎机104a进行粉碎后，废弃物进入104b进行最终粉碎。或者，预粉碎机104a可由能够打碎废弃物的压杆代替，以改善粉碎机104b的吃料效果。任选地，图1C中的滤网120之下可另外添加一个粉碎机，比如高速粉碎机。控制器110可操控此新增的粉碎机对通过滤网120的废弃物进行进一步粉碎，将废弃物颗粒尺寸降低到1英寸以下。此外，新增的粉碎机可在打开图1C中的阀门126并释放反应池102中的消毒溶液之前将粉碎后的废弃物与消毒溶液进行混合。
图1F是图1A中的增强消毒器108为高压蒸汽灭菌器时的一个实施例。化学处理后的粉碎废弃物进入高压蒸汽灭菌器后，控制器操控加热器140加热废弃物至足以消毒的温度(120-150摄氏度)。或者，蒸汽也可由外部蒸汽源提供，如蒸汽发生机。任选地，高压蒸汽灭菌器可以直接或间接地与反应池102通过传送机138相连。或者，高压蒸汽灭菌器可作为一个独立单元，不与反应仓100相连接。任选地，高压蒸汽灭菌器的任何部件，如加热器140，都由控制器110控制。
图2表示的是基于另外一个实施例的一种处理废弃物的设备200。设备200与图1A中的反应仓100非常相似，不同点在于处理后的废弃物在料仓202(对应于上面图1A中的反应池102)中进行了热消毒。设备200包含控制器210，对应于控制器110，可控制设备200中所有部件的运行。料仓202装有盖子212。当盖子212打开或部分打开时，废弃物即通过入口216进入设备。任选地，入口216也可以用来移除经过过氧化物消毒和热消毒的粉碎废弃物。控制器210可操控连接到容器206b的药剂分配器206a向料仓202中通过进口236注入206b中所盛放的消毒液，或操控连接到容器206d的药剂分配器206c向料仓202中通过进口236注入盛放于206d的配制剂。消毒液和配制剂混合后可产生过氧化物消毒溶液，在粉碎机204(由控制器210控制)工作的同时对废弃物进行消毒。任选地，控制器210可操控加热器240对料仓202进行加热，为消毒提供合适的温度环境(比如60-70℃)。因此，控制器210打开阀门226a，让含有过氧化物的消毒溶液通过出口226流出料仓202。任选地，排出的液体可作为消毒溶液再次使用，或直接排出设备200。在进行热消毒之前，控制器要先操控活塞242a工作。242a活塞下压，协助液体排出，也向粉碎并消毒后的废弃物加压，从而减小热消毒后由蒸汽填充的体积。此外，控制器210也可操控加热器240将料仓202加热到热消毒所需要的温度(例如121-140摄氏度)。
图3A是一个概念图解，表示的是一个在线分析器360，用于评定图1A和图2所示的反应仓100和设备200工作过程中的消毒效率。为了解释方便，图3A将用图1A-F中的控制器110讲解，但对图2中的控制器210也同样适用。控制器110操控检测器360从增强消毒器108(如高压蒸汽灭菌器或者混合反应器)中抽取液体样本，并检测其需氧量(由于存活的细菌所致)，从而反映系统的杀菌效果。控制器110控制开启阀门364，通过入口362向圆柱形容器366中输入样本。接下来，样本通过旋转过滤器368(如0.22微米过滤器，0.45微米过滤器等)过滤，将微生物(如细菌等)从消毒液溶液中分离出来，获得浓缩的微生物。过滤后，过滤器用蒸馏水冲洗，以去除残留的消毒液(过氧化氢)。控制器110打开阀门372，使水从入口370流入，并由出口374流出。随后，控制器110关闭阀门376，将过滤器旋转到垂直状态，打开阀门372从而通过入口370向圆柱形容器366中提供细菌生长媒介。作为可选项，圆柱形容器366还装有呼吸通气管，以排除其中多余的空气。接下来，控制器110旋转过滤器368，使过滤器368上捕获的细菌落入圆柱形容器366中的生长媒介中并均匀化。任选地，控制器通过操控装有变速传动器的电机来控制过滤器368的旋转。生长媒介中的含氧量由氧电极测量。控制器获取氧含量数据并根据测量结果分析氧气的消耗量。氧气的消耗意味着有微生物存活，那么消毒过程是失败的，而如果含氧量保持不变，则意味着消毒过程成功。任选地，控制器110向用户提供消毒过程成功或失败的指示。任选地，控制器110向反应仓100提供信号，从而实现根据情况实时调节消毒流程。在非限制性实施例中，模块360与设备200相连，当检测到消毒失败时将自动停止粉碎和消毒设备的工作。在预设的时间(1-5分钟)后，控制器110打开阀门376将生长媒介通过出口374排出，并将过滤器368调节到水平位置。
图3B和图3C是图3A所示在线分析器360的实例图。检测由控制器110或自主控制器控制。当高压灭菌炉或混合反应器108中的消毒过程结束时，固体和液体的混合物被排放到图5所示的固液分离器。在排放时，阀门364打开，所排放液体的样品(步骤420)通过入口362连接的管道流入圆柱形容器366。在这个阶段过滤器368处在水平状态，液体样品经过过滤网368(步骤422)，样品中的细菌被收集到过滤网上，液体则由打开的阀门376通过出口374排出。如果需要保证有足够的液体样品流过过滤网，可将一个真空泵连接到出口374。当取样完成时，阀门364关闭，阀门372打开，让蒸馏水灌382中的水流入圆柱形容器366。蒸馏水冲洗圆柱形容器和过滤器，清除残余的消毒液(步骤424)。控制器110关闭阀门376，电机380旋转过滤网到垂直状态。在此阶段，控制器110打开阀门370来让容器384中的生长媒介充满圆柱形容器366(步骤428)，多余的空气则通过通气管386排出。当圆柱形容器366充满生长媒介时电机380旋转过滤器368，使细菌掉落到生长媒介中并使之均匀化(步骤430)。在旋转过滤器的同时，氧电极388分析圆柱形容器366中生长媒介的含氧量水平，控制器110则通过设定算法计算出含氧量的变化(步骤432)。如果含氧量分析显示含氧量有降低(步骤440)，则控制器110将停止粉碎机的运作。
图4是图1A、图1B，图2和图3中所示的处理生物垃圾方法的流程图。任选地，废弃物被装载到料仓中(步骤400)。已经激活的过氧化氢、稳定剂及配制剂被分配到废弃物上，过氧化氢、配制剂混合后形成消毒溶液并需要在其形成之后的6小时(或7、8、9、10、11、12、13小时)之内用于与垃圾接触消毒。任选地，可以通过向消毒溶液中添加过氧化氢、稳定剂和配制剂使其活性持续更长时间。在非限制性实施例中，过氧化氢，稳定剂和配制剂可通过泵打入设备200。在非限制性实施例中，激活的过氧化物和稳定剂通过第一个药剂分配器分配，而稳定剂则通过第二个药剂分配器分配。在另一非限制性实施例中，对过氧化物、稳定剂、及配制剂的分配由控制器通过一个或多个阀门及一个或多个泵来控制。已激活的过氧化物、一种或多种稳定剂、以及配制剂可以同时分配到料仓中，或者过氧化物、一种或多种稳定剂、以及配制剂首先混合好然后再喷洒至料仓中。在非限制性实施例中，稳定剂可能含有过乙酸、乙酸。在非限制性实施例中，配制剂可能是非离子表面激活剂、阳离子表面活性剂、或阴离子表面活性剂、或洗涤剂。在另一非限制性实施例中，配制剂中可能含有一种或多种已知的具有抗菌活性的表面活性剂或洗涤剂。在另一非限制性实施例中，配制剂可能含有一种或多种具有抗菌活性的诸如季氨类化合物的表面活性剂。在另一非限制性实施例中，配制剂可能包含从以下季氨类化合物中选出的一种或几种：烷基二甲基苄基氯化铵，辛基癸基二甲基氯化铵，辛基癸基二甲基溴化铵，二癸基二甲基氯化铵和二癸基二甲基溴化铵。此外，配制剂还可能含有其他已知的合适成分，如无硅润滑油。此外，为了使润滑油和消毒液更好地融合，可以添加醇类(如异丙醇)和矿物油。在非限制性实施例中，矿物油可以包含聚山梨醇酯(TWEEN)与油酸聚乙二醇甘油酯中的一种或多种。
废弃物在粉碎的同时与消毒溶液混合，从而促进废弃物与消毒溶液充分接触(步骤404)。在非限制性实施例中，在第一阶段消毒处理中，为了对生物医疗垃圾进行有效的消毒，废弃物应该浸入消毒液中至少1分钟，或至少2分钟，或至少3分钟，或至少4分钟，或至少6分钟，或至少7分钟，或至少8分钟，或至少9分钟，或至少10分钟，或至少11分钟，或至少12分钟，或至少15分钟。每种可能性均代表本发明的一个独立的实施例。任选地，废弃物的粉碎和过氧化物消毒在单独一个料仓内完成。
在粉碎和消毒后(步骤404)，消毒混合溶液将返回步骤402进行再利用，以减少消毒液的消耗和环境排放；处理后的废弃物会进入高压蒸汽灭菌炉进行最后的蒸汽灭菌，或进入混合反应器接触高浓度消毒液并持续3-5分钟(步骤406)。任选地，为应对细菌浓度过高或有机物成分过多的情况，持续消毒时间可以长至15分钟。
任选地，在废弃物进行粉碎和过氧化物消毒后(步骤405或406)，通过在线分析器360可对消毒溶液取样分析需氧量并与阈限对照，以检测消毒液的消毒的效果(步骤407)。在非限制性实施例中，当需氧量未超过阈限时，可认为消毒液活性达标，系统流程继续运行。任选地，在确定步骤408的检测结果合格后，消毒液在固液分离(步骤410)后返回并进行再利用。任选地，处理后的粉碎废弃物会进入挤压机并挤压(步骤412)，消毒液体会返回步骤406，因此没有液体排放，而固体则可用于回收再利用。
图5A和5B是一台用于处理废弃物并供后续热消毒或混合反应器消毒的设备(图1A中)实例的详细概念图解。在第一阶段，废弃物由人工或机械加料器502装载，而盖子112在进料时打开，装载结束后立即关闭，以防止生物污染。废弃物接下来与通过分配器(图1D中的106)用泵机打入料仓114的预先调配好并加水稀释的低浓度消毒液混合。推杆504将废弃物推入预粉碎机104a，经过预粉碎的废弃物与低浓度消毒液混合后送入粉碎机104b，其中装有滤网以保证只有足够小的废弃物颗粒才能进入后续的高压蒸汽灭菌器消毒或混合反应器消毒(108/202/510)。传送机138起到固液分离器的作用，液体将回到一般浓度的过氧化物消毒液容器并回到消毒流程中再次利用(步骤405，图4)，而固体则进入增强消毒器(高压蒸汽灭菌器或混合反应器)(108/202/510)。高浓度的消毒液结合过氧化氢与激活剂和稳定剂，或任选地含有粘性物质，由泵打入增强消毒器(高压蒸汽灭菌器或混合反应器)(108/202/510)并通过可长达15分钟的混合处理或加热处理。之后增强消毒器(108/202/510)中的物质被排入固液分离器506，液体回到高浓度过氧化物消毒液容器(如图4步骤410所示)，液体样品由泵打入在线分析系统(如图3A，3B和3C所示)，固体送入挤压机挤出残余消毒液，挤出的消毒液送回高浓度消毒液容器，固体回收利用。如果图3所示的在线分析系统分析结果为失败，消毒溶液则需要更换，而固体将返回到加料器502。
控制器110和/或210可能包含一个或多个执行控制、计算、信息接收和/或传递功能的软件及硬件模块。
现有的发明可能为一个系统、方法、和/或一个计算机程序产品。计算机程序产品可能包括存储媒介，写有指挥计算机按照以上发明方法运作的计算机程序。
计算机存储媒介可以是一个能存储信息的实物、能存储指令并能被指令执行器使用。计算机存储媒介可以是(包括但不限于)：电子存储设备，磁盘存储设备，光盘存储设备，电磁存储设备，半导体存储设备，或其他以上各种形式的组合。更加详细但未完全收录的计算机存储设备的实例如下：便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)，记忆棒，软盘，机械密码器比如穿孔卡片或使用划槽及其内部的凸起结构记录指令的信息槽，以及任何合适的上述组合。本文所指的计算机可读存储介质不应被认作为短暂信号，诸如无线电波或其他自由传播的电磁波，通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，光脉冲通过光纤电缆)或通过导线传输的电信号。
此处所述的计算机可读程序指令可以下载然后加载到各自的计算/处理设备，下载源包括计算机可读存储介质，或外部计算机，或通过网络的外部存储设备、例如互联网、局域网、广域网和无线网。所用网络可包括铜传输电缆、光学传输纤维、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理器中的网络适配器卡或网络接口接收来自网络的计算机可读程序指令，并将该计算机可读程序指令发送到相应的计算/处理器内的计算机可读的存储介质中。
用于执行本发明中各操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令，指令集架构(ISA)指令，机器指令，机器附托指令，微代码，固件指令，状态设置数据，或者是由一个或多个编程语言的任何组合撰写的源代码或对象代码，编程语言包括面向对象的编程语言，如java、Smalltalk、C++等，和常规过程化编程语言，如C编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全或部分的在用户的计算机上执行，或作为一个独立的软件包，部分在用户的计算机上执行而部分在远程计算机上，或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接到外部计算机(例如，通过互联网使用互联网服务供应商)。在一些实施例中，电子电路(包括例如可编程逻辑电路PLC、现场可编程门阵列FPGA、或可编程逻辑阵列PLA)可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息创造个性化的电子电路来执行计算机可读指令，以执行本发明的各项操作。
本发明的各方面的描述是依照发明实施例所使用的针对其方法、装置(系统)、及计算机程序产品的流程图与框架图完成的。流程图和框图中的每个图块，以及流程图和框图中各图块的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理器来制造机器的处理器，而这些通过计算机或其他可编程数据处理器处理器执行的指令，创建出用于实现流程图或框图或其中的图块中所指定的功能/行为的装置。这些计算机可读程序指令也可以被存储在计算机可读存储介质，可以是一台电脑、一个可编程的数据处理设备、和/或其他具备特定功能的设备，从而计算机可读存储介质就携带实施流程图与框图及其中图块所规定的指令，以此来指导该设备以特定的方式运行。
计算机可读程序指令也可以加载到计算机、以在计算机上执行一系列操作步骤，或加载到其它可编程数据处理设备或其他设备、以创建可由计算机实施的流程，从而使这些在计算机、其它可编程器件、或其它设备上执行的指令实现流程图或框图或其中图块所指定的功能与行为。
图表中的流程图和框图，根据各种实施例，说明了本发明中的系统、方法及计算机程序产品在实施中可采取的体系结构、功能和运作。在这方面，流程图或框图中的每个图块可能代表一个模块、一个部分或一部分指令(其中包括一个或多个用来执行一定逻辑功能的可执行指令)。在一些实例中，块中所标注的功能，可能不按所标注的顺序执行。例如，数字连续的两个块，实际上可能是同时执行，甚至是以相反的顺序执行，这取决于具体的功能。每个流程图和框图中的图块、或其组合，都可通过执行特定功能或动作的专用硬件系统，或专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本发明的各种实施例的描述用于展示目的，并不作为本发明实施例的穷举或限制。运用行业内一般技术就能很容易地进行很多修改和变更而不背离所描述的实施例的范畴与实质。所选用的术语都是为了更好地解释本发明实施例的原理、及其对已有技术的实际应用和技术改进，或是为了使行业内一般水平的人对本发明的实施例能够很好理解。
除非另有明确说明，本文中用来描述本发明实施例中某些性能的状态或相关特征的“实质上”、“关于”等副词，应理解为在实施例的应用过程中，这些状态或特征可以保持在预定运用的允许范围之内。除非另外指出，本说明或声明中的“或”应理解为非排他性的“或”，即包括其涉及的项目中至少一项，或其中多项的组合。
需要说明的是，本文中的“一个”均表示“一个或多个”。行业内平均水平的人应该知道，除非另有说明，单数形式亦包含复数之意。因此，本文中的“一个”和“至少一个”是等价并可互换的。
为了更好地理解本文所讲解的内容，以及不限制讲解内容的范围，除非另有说明，本文中所有的定量的数字、百分比或分数，以及其他本说明和声明中的数值，都应该用“大约”一词修饰。因此，除非另有说明，在下面的规格及所附声明中的所有数字和参数都是大约的，可能依所希望获得的性能变化。至少，每个数值参数还是应该在其报告的同一数量级之内也应该和用通常取舍办法所得的数治大体相符。
在本专利申请的描述和声明中，所有“包含”，“包括”，“拥有”等动词及其变形，都表示此动词的宾语并不一定是(部件、元素或其他部分)的完整列表。其他术语也应按照行业内熟知的意思理解。
为清晰起见，本文在描述本发明中的一些方面时使用的是不同的实施例，但实际上这些方面也可在同一个实施例中综合提供。相反的，发明的有些方面，为使描述简洁，文中使用了同一个实施例，但实际上也可在不同的实施例中分别提供，或以其它合适方式组合，或在其它实施例中作为合适的亚组合提供。本文中在各种实施例中描述的具体特征并非所用实施例的必须特征，除非该实施例在没有此特征的情况下无法工作。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (21)
1.一种生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于包括下述步骤：
(一)在粉碎生物医疗垃圾的同时，采用一般浓度过氧化物消毒液对生物医疗垃圾进行第一阶段消毒处理；所述一般浓度过氧化物消毒液的质量浓度为0.1-0.5％；
(二)将经过第一阶段消毒处理后带有存留的过氧化物消毒液的垃圾处理物进行第二阶段消毒处理，所述第二阶段消毒处理为采用蒸汽灭菌热处理或采用高浓度过氧化物消毒；所述高浓度过氧化物消毒是采用质量浓度为5％-20％的高浓度过氧化物消毒液进行消毒。
2.根据权利要求1所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述第二阶段消毒处理是在含有高浓度过氧化物消毒液的混合反应器中或在高压蒸汽灭菌器中进行短暂的3～10分钟的消毒。
3.根据权利要求1所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述一般浓度过氧化物消毒液和高浓度过氧化物消毒液均是以过氧化氢为基础，并预先混入了激活剂和稳定剂的消毒制剂，然后与配制剂混合后形成的消毒液，在使用之前以该消毒液为母液配置成不同浓度再与待处理的生物医疗垃圾接触进行消毒。
4.根据权利要求3所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述消毒液是由以下配比的原料制备而成：质量分数50％的过氧化氢，质量分数1-5％的激活剂，质量分数2-10％的稳定剂，质量分数0.5-2％的配制剂，余下为水。
5.根据权利要求3所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述稳定剂包含乙酸和过氧乙酸。
6.根据权利要求3所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述激活剂为任何能够使消毒液富集最高活性的过乙酸化合物的化学物或物质，包含硫酸、无水乙酸和铁粉中的一种以上。
7.根据权利要求3所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述配制剂为阴离子洗涤剂、非离子洗涤剂和阳离子洗涤剂中的一种以上。
8.根据权利要求3所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述配制剂包含以下一种以上的季氨化合物：烷基二甲基苄基氯化铵、辛基-癸基-二甲基氯化铵、辛基-癸基-二甲基溴化铵、二癸基-二甲基氯化铵和二癸基-二甲基溴化铵。
9.根据权利要求8所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述配制剂还含有以下组分中的一种以上：无硅润滑油、异丙醇和乳化剂；所述乳化剂优选为矿物油；所述矿物油中包含以下组分：聚山梨醇酯和/或油酸聚乙二醇甘油酯。
10.根据权利要求1所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述步骤(二)中蒸汽灭菌热处理是对第一阶段消毒处理后的垃圾处理物及存留在垃圾处理物上的消毒液进行120～150℃的高温蒸汽作用；在此过程中，消毒液中的过氧化物消毒物质经升温活性增强，产生更彻底的消毒效果。
11.根据权利要求1所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述步骤(二)中高浓度过氧化物消毒是在混合反应器中完成，混合反应器中使用高浓度过氧化物消毒液进行消毒并且使用搅拌来迫使化学物质与垃圾处理物进行充分混合以使粉碎的垃圾处理物充分暴露于消毒液中并实现3～10分钟内的最终消毒。
12.根据权利要求1所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：所述一般浓度过氧化物消毒液和高浓度过氧化物消毒液中含有粘性物质多聚糖，将有效消毒成分黏在粉碎的废弃物颗粒上，同时将废弃物颗粒黏合在一起，形成聚合物；在保持持续的消毒效果的同时使其在运输过程中不会分离。
13.根据权利要求1所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：在经过步骤(二)所述的第二阶段消毒处理后，将所得无菌的垃圾处理物从消毒液中分离出来，分离后的消毒液重复使用。
14.根据权利要求1所述的生物医疗垃圾的多级处理方法，其特征在于：在经过步骤(二)所述的第二阶段消毒处理后，将所得无菌的垃圾处理物从消毒液中分离出来，分离得到的垃圾处理物通过挤压机缩容并将其中残留的消毒液挤出重复使用。
15.一种实现上述生物医疗垃圾的多级处理方法的设备，其特征在于包括：一个或多个以下装置：
用来接收垃圾的反应仓，配有盖子来防止微生物的泄漏；
药剂分配器；
粉碎器，有或者无滤网；
反应池；
增强消毒器，包括高压蒸汽灭菌器或混合反应器；
所述反应仓内设置有药剂分配器、粉碎器及反应池，对生物医疗垃圾进行粉碎和消毒处理；所述药剂分配器与反应池相连，粉碎器设置于反应池内；所述增强消毒器与反应池相连接，对反应池内已经经过一般浓度过氧化物消毒液进行消毒处理的处理物进行蒸汽灭菌热处理或采用高浓度过氧化物消毒液消毒处理。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于：还配备控制器对相关装置进行控制：
(1)对反应仓的进料器进行操控，控制垃圾进入反应仓；
(2)对粉碎器进行操控，控制粉碎垃圾；
(3)对药剂分配器进行操控，控制其分配相应药剂在垃圾上；
(4)对增强消毒器进行操控，控制相应装置对处理物进行蒸汽灭菌热处理和/或采用高浓度过氧化物消毒处理。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于：还包括有固液分离器，用来分离处理后的垃圾及消毒液，并回收再利用消毒液。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于：相应地，上述控制器对固液分离器进行操控，控制分离处理后的垃圾及消毒液。
19.根据权利要求16所述的设备，其特征在于：还可包括有挤压机，所述增强消毒器与挤压机相连接，用来压缩经处理后的垃圾，挤出消毒液并最小化处理后垃圾的体积。
20.根据权利要求16所述的设备，其特征在于：还包括在线分析器，用来跟踪消毒过程是否成功。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于：相应地，上述控制器对在线分析器进行操控，通过在线分析器的反馈来控制相应装置的运行；所述在线分析器包含电气相连的检测器和过滤器；检测器是用于在消毒过程结束时对消毒后的液体自动取样并测量其需氧水平，并根据事先确定的需氧量阈限提供消毒效果的读数和文件记录；过滤器用来从消毒液中收集细菌，用于分析消毒过程后的细菌存活量；从过滤器残留颗粒上清洗去除剩余化学消毒过氧化物消毒液，使过滤网上的残余颗粒进入悬浮液，并混合入培养基，再使用氧电极或其它任何分析悬浮液中氧含量的方法进行耗氧量的分析；当如果在线分析器反馈耗氧量超过了阈限，控制器便会控制停止整个设备的运行。
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