CN112777695A - 一种等离子体医疗废液应急消杀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体医疗废液应急消杀装置，包括支撑壳体，其内部设置有废液处理腔体、废液存储腔体、供电单元、供气单元和控制单元；废液存储腔体上设置有总进水口、废液存储腔体出水口；废液处理腔体的顶部设置有废液处理腔体顶盖，且顶盖上开设有废液处理腔体进水口、通气口和地电极固定孔，废液处理腔体的底部开设有高压电极固定孔和与总出水口连通的废液处理腔体出水口；废液处理腔体内安装有气液两相多针‑板放电电极。本发明能够实现收集废液、消杀处理废液和排放废液的全自动化控制，使用便捷，绿色环保；模块化设计彼此独立、方便维护，结构紧凑、外形小巧，适用于防疫一线、方舱医院、临时隔离点等场所进行应急废液消杀。
Description
技术领域
本发明涉及医疗废液处理技术领域，尤其涉及一种等离子体医疗废液应急消杀装置。
背景技术
新型冠状病毒(COVID-19)自发现以来，由于极强的传染性，迅速传播蔓延，已经成为世界范围内的重大疫情，正严重威胁着全人类的生命健康。新冠病毒传播的主要途径是接触传播和气溶胶传播，新研究发现：新冠病毒还可以存活于液体中，譬如医疗废液、患者的尿液等处，因此存在新冠病毒随废液排放而传播扩散的风险。进一步，在应对突发传染疫情时，新建的方舱医院、战地医院和临时隔离点等地通常缺少对医疗废液进行快速消杀处理的条件，若含有病菌的废液未经恰当处理便直接排放，存在疫情进一步扩散的风险。现行的医疗废液处理方式主要是使用化学消毒剂，在废液中混入含氯消毒剂(如：次氯酸钠和二氧化氯等)，经过一定时间的接触后，排入城市下水道。该方法处理时间长、成本高、伴随有化学污染并且难以满足疫区临时隔离点的废液消杀处理需求。因此，开发一种高效、无二次污染的医疗废液应急消杀处理装置具有重要意义。
高压放电等离子体具有快速高效、清洁无污染等优点，在生物医学、航空航天以及微电子等众多行业里获得了广泛的应用，为医疗废液应急消杀处理提供了新思路。水中高压放电会产生具有强氧化性的活性粒子，如羟基(·OH)、臭氧(O3)和过氧化氢(H2O2)等，同时伴随有紫外辐射、热效应和冲击波，通过多种化学、物理效应协同作用，来灭活水中微生物、病菌、降解水中有机物，提高废液消杀效率。同时，在消杀过程中无需添加化学药物，在处理结束后水中微量的臭氧和过氧化氢也会自动分解，整个处理过程绿色、无污染。因此，通过高压放电产生等离子体处理医疗废液是一种有效的手段，极具经济价值和社会效益。
现有的部分同类废液处理的放电结构大多是将一个电极置于液面上方的空气中，另一电极置于水中。虽然这种结构能够在一定程度上降低整体放电的难度，但在液面上方空气中产生的等离子体难以向水相传播，导致废液消杀效率较低；此外，医院目前使用的小型投药式污水池，主要缺点在于占地面积大、处理时间长、建设成本高、存在化学污染，并且需要相关专业人员进行维护，难以满足疫情条件下，临时防疫场所的使用需求。因此，亟需开发出处理高效、使用便捷、操作安全的小型医疗废液应急消杀装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种等离子体医疗废液应急消杀装置，针对方舱医院、战地医院和临时隔离点等地无法快速处理医疗废液的难题，提供一套高效、安全、便捷的医疗废液应急消杀方案。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种等离子体医疗废液应急消杀装置，包括支撑壳体，所述支撑壳体内设置有废液处理腔体、废液存储腔体、供电单元、供气单元和控制单元，所述废液处理腔体位于所述废液存储腔体的下方，所述供电单元、供气单元和控制单元安装在所述废液存储腔体的上方；所述废液存储腔体的顶部一侧设置有总进水口，所述废液存储腔体的底部设置的废液存储腔体出水口；所述废液处理腔体的顶部设置有废液处理腔体顶盖，所述废液处理腔体顶盖上开设有废液处理腔体进水口、废液处理腔体通气口和地电极固定孔，所述废液存储腔体出水口与所述废液处理腔体进水口连通，所述废液处理腔体的底部开设有若干高压电极固定孔和废液处理腔体出水口，所述废液处理腔体出水口连接至总出水口；所述废液处理腔体的内部安装有气液两相多针-板放电电极，所述废液处理腔体的侧壁上部安装有液位检测传感器，所述地电极固定孔内安装有接地柱，所述接地柱的底部、所述高压电极固定孔与所述气液两相多针-板放电电极相连，所述气液两相多针-板放电电极与所述供电单元电连接，所述液位检测传感器与所述控制单元电连接，所述高压电极固定孔的侧壁通过通气管道与所述供气单元连通。
优选的，所述气液两相多针-板放电电极包括高压针状电极和金属孔板电极，所述高压针状电极、金属孔板电极分别与所述供电单元的两极相连，多个所述高压针状电极通过细玻璃管安装在所述高压电极固定孔处，所述金属孔板电极通过所述接地柱安装在所述废液处理腔体内部；所述供气单元通过通气管道与细玻璃管侧壁旁支相连；工作时，所述废液处理腔体内的所述高压针状电极和金属孔板电极间通过高电压放电产生等离子体，所述等离子体直接作用于废液中的病菌进行废液消杀。
优选的，所述废液存储腔体出水口与所述废液处理腔体进水口的连通管道上设置有常开电动阀，所述废液处理腔体出水口与所述总出水口的连通管道上设置有常闭电动阀。
优选的，所述高压电极固定孔设置有六个，包括第一高压电极固定孔、第二高压电极固定孔、第三高压电极固定孔、第四高压电极固定孔、第五高压电极固定孔、第六高压电极固定孔，所述第三高压电极固定孔位于中心位置，所述第一高压电极固定孔、第二高压电极固定孔、第四高压电极固定孔、第五高压电极固定孔、第六高压电极固定孔呈圆周均布，多个所述高压针状电极通过多个所述细玻璃管一一对应的安装在多个所述高压电极固定孔内。
优选的，所述支撑壳体的底部四角安装有万向轮，所述支撑壳体采用绝缘材料制成立方体，支撑壳体的内部安装有一层隔音棉。
优选的，所述废液处理腔体为有机玻璃材质的圆柱型腔体。
优选的，所述高压针状电极设计为钨针，钨针的针尖处涂有绝缘材料，所述金属孔板电极设计为不锈钢孔板，所述金属孔板电极高度可调节的连接在所述接地柱上且处于废液处理腔体内的废液中。
优选的，所述供气单元上设置有气泵，所述通气管道上设置有单向阀，所述气泵作业将所述供气单元内的气体通过所述通气管道、单向阀、细玻璃管侧壁旁支向所述废液处理腔体内部鼓气。
优选的，所述总进水口与洗手池排水口相连，所述总出水口与下水管道相连。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明提供的等离子体医疗废液应急消杀装置，包括支撑壳体，所述支撑壳体内设置有废液处理腔体、废液存储腔体、供电单元、供气单元和控制单元，废液存储腔体内安装有气液两相多针-板放电电极，气液两相多针-板放电电极包括高压针状电极和金属孔板电极；在进行消杀处理时，供电单元向高压针状电极施加脉冲高压，供气单元通过通气管道向废液处理腔体内鼓入空气，若干高压针状电极组成放电阵列，有效增加放电作用面积，扩大等离子体与废液的接触面积，提高废液处理效率；同时，针尖处鼓出的气泡能够促进废液处理腔体内部废液的搅动，促进气液间活性粒子传质，进一步提高废液处理效率。
总的来说，本发明能够实现对于收集废液、消杀处理废液和排放废液的全自动化控制，无需人为干预，使用便捷；消杀处理过程无需添加化学药品，仅消耗电能，更加绿色环保；各部件呈模块化设计彼此独立，方便后期维护与维修；外形尺寸小巧、内部结构紧凑，便于快速的部署应用，适用于防疫一线、方舱医院、临时隔离点等场所进行应急废液消杀，在医疗废液消杀处理领域具有广阔前景。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明等离子体医疗废液应急消杀装置结构示意图；
图2为本发明废液处理腔体移除顶盖后的俯视图；
图3为本发明接地柱与金属孔板电极连接结构示意图；
图4为本发明在不同处理时间下对大肠杆菌的灭活效果；
图5为本发明在不同处理时间下对金黄色葡萄球菌的灭活效果；
附图标记说明：1、总进水口，2、总出水口，3、废液处理腔体，4、废液存储腔体，5、供电单元，6、供气单元，7、控制单元，8、废液处理腔体顶盖，9、废液处理腔体进水口，10、废液处理腔体通气口，11、地电极固定孔，12、第一高压电机固定孔，13、第二高压电机固定孔，14、第三高压电机固定孔，15、第四高压电机固定孔，16、第五高压电机固定孔，17、第六高压电极固定孔，18、废液处理腔体出水口，19、常闭电动阀，20、液位检测传感器，21、高压针状电极，22、金属孔板电极，23、细玻璃管，24、接地柱，25、废液存储腔体出水口，26、常开电动阀，27、通气管道，28、万向轮。
具体实施方式
如图1-5所示，一种等离子体医疗废液应急消杀装置，包括支撑壳体，所述支撑壳体内设置有废液处理腔体3、废液存储腔体4、供电单元5、供气单元6和控制单元7，所述废液处理腔体3位于所述废液存储腔体4的下方，所述供电单元5、供气单元6和控制单元7安装在所述废液存储腔体4的上方；所述废液存储腔体4的顶部一侧设置有总进水口1，所述废液存储腔体4的底部设置的废液存储腔体出水口25；所述废液处理腔体3的顶部设置有废液处理腔体顶盖8，所述废液处理腔体顶盖8上开设有废液处理腔体进水口9、废液处理腔体通气口10和地电极固定孔11，所述废液存储腔体出水口25与所述废液处理腔体进水口9连通，所述废液处理腔体3的底部开设有若干高压电极固定孔和废液处理腔体出水口18，所述废液处理腔体出水口18连接至总出水口2；所述废液处理腔体3的内部安装有气液两相多针-板放电电极，所述废液处理腔体3的侧壁上部安装有液位检测传感器20，所述地电极固定孔11内安装有接地柱24，所述接地柱24的底部、所述高压电极固定孔与所述气液两相多针-板放电电极相连，所述气液两相多针-板放电电极与所述供电单元5电连接，所述液位检测传感器20与所述控制单元7电连接，所述高压电极固定孔的侧壁通过通气管道26与所述供气单元6连通。具体的，所述总进水口1与洗手池排水口相连，所述总出水口2与下水管道相连。供电单元采用高压脉冲电源，输出电压为3-10kV，输出电流为10-60A，放电频率为1-20Hz。
具体的，所述气液两相多针-板放电电极包括高压针状电极21和金属孔板电极22，所述高压针状电极21、金属孔板电极22分别与所述供电单元5的两极相连，多个所述高压针状电极21通过细玻璃管23安装在所述高压电极固定孔处，所述金属孔板电极22通过所述接地柱24安装在所述废液处理腔体3内部；所述供气单元6通过通气管道27与细玻璃管23侧壁旁支相连；工作时，所述废液处理腔体3内的所述高压针状电极21和金属孔板电极22间通过高电压放电产生等离子体，所述等离子体直接作用于废液中的病菌进行废液消杀。
所述废液存储腔体出水口25与所述废液处理腔体进水口9的连通管道上设置有常开电动阀26，所述废液处理腔体出水口18与所述总出水口2的连通管道上设置有常闭电动阀19。
如图2所示，所述高压电极固定孔设置有六个，包括第一高压电极固定孔12、第二高压电极固定孔13、第三高压电极固定孔14、第四高压电极固定孔15、第五高压电极固定孔16、第六高压电极固定孔17，所述第三高压电极固定孔14位于中心位置，所述第一高压电极固定孔12、第二高压电极固定孔13、第四高压电极固定孔15、第五高压电极固定孔16、第六高压电极固定孔17呈圆周均布，多个所述高压针状电极21通过多个所述细玻璃管23一一对应的安装在多个所述高压电极固定孔内。具体的设置数量不局限于六个，可根据实际大小规格进行适当调整。沿圆周布置的多个高压电极固定孔分别距圆心100mm，直径300mm的废液处理腔体顶盖8与废液处理腔体3连接处通过密封圈固定，防止废液从接缝处溢出，保证装置的密封性。
所述支撑壳体的底部四角安装有万向轮28，万向轮的设计便于装置的移动和使用；所述支撑壳体采用绝缘材料制成立方体，支撑壳体的内部安装有一层隔音棉，隔音棉的设计一是起到保温的作用，一是可以降低工作时的噪音。具体的一个实施例中可使用PC(聚碳酸酯)材料制成的立方体，尺寸设计长为325mm,宽为325mm,高为650mm。
所述废液处理腔体3为有机玻璃材质的圆柱型腔体，作为一种方案，圆形底面内径为300mm，高度为150mm，腔体厚度为5mm，但不限于此。所述高压针状电极21设计为钨针，钨针的针尖处涂有绝缘材料，所述金属孔板电极22设计为不锈钢孔板，所述金属孔板电极22高度可调节的连接在所述接地柱24上且处于废液处理腔体3内的废液中，高压针状电极21与金属孔板电极22间距的调节范围是5-60mm。如图3所示，所述接地柱24的顶部设置有外螺纹，接地柱24通过螺纹连接在所述废水处理腔体顶盖8的定位框架上，所述接地柱24的底部与金属孔板电极22的中心可旋转定位连接在一起，通过旋转接地柱24以调节向下伸缩的长度，从而调节高压针状电极21与金属孔板电极22的间距。
具体的，所述钨针的直径为2mm，长度为100mm，针尖处涂有厚度为0.5mm的环氧树脂绝缘材料；细玻璃管23的长为50mm，内径为5mm，细玻璃管侧壁旁支外径为5mm，向外凸出的长度为10mm，共设有六根高压针状电极21与六个细玻璃管23，但不限于此。钨针通过尼龙帽安装在细玻璃管内，针尖低于细玻璃管口2mm。细玻璃管通过密封圈安装在废液处理腔体底部，细玻璃管管口与废液处理腔体底面齐平。不锈钢孔板的半径为120mm，厚为2mm，每间隔5mm开有内径为5mm的圆孔，但不限于此。
所述供气单元6上设置有气泵，所述通气管道27上设置有单向阀，所述气泵作业将所述供气单元6内的气体通过所述通气管道27、单向阀、细玻璃管23侧壁旁支向所述废液处理腔体3内部鼓气。单向阀可以阻止液体通过细玻璃管侧壁旁支倒流入气泵，同时允许供气单元产生的气体通过细玻璃管鼓入腔体内。
此外，本发明中所述控制单元7具体采用可编程逻辑控制器(PLC)或单片机，但不限于此。所述的液位检测传感器为非接触式，安装于腔体外壁，距腔体底面的高度为100mm；常开电动阀26、常闭电动阀19受控制单元的控制，实现开或闭的转换；通过液位检测传感器20检测到废液处理腔体3内部的液面高度情况，对废液处理腔体进水口、废液处理腔体出水口处的两只电动阀进行控制，完成装置的自动化处理与排放。
本发明的工作过程如下：
a、废液由总进水口1流入等离子体医疗废液应急消杀装置后，会先经过废液存储腔体4的废液存储腔体出水口25、常开电动阀26、废液处理腔体进水口9流入废液处理腔体3；在初始状态下，废液处理腔体3的废液处理腔体出水口18处的常闭电动阀19处于常闭状态，废液在废液处理腔体3内累积，内部液面逐渐上升；
b、废液处理腔体3内部液面升高至液位检测传感器20处时，控制单元7控制常开电动阀26关闭，停止向废液处理腔体3内注水，并开启供电单元5和供气单元6，所述高压针状电极21和金属孔板电极22间通过高电压放电产生等离子体，所述等离子体直接作用于废液处理腔体3内部定量的废液并进行消杀处理。在此期间，继续流入装置的废液会累积在废液存储腔体4；
c、处理三分钟后，控制常闭电动阀19开启，并关闭供电单元5与供气单元6，停止放电与通气。此时废液处理腔体3的废液处理完毕，并通过废液处理腔体出水口18、常闭电动阀19(打开)、所述总出水口2开始向外部的下水管道排放处理后的废液；
d、经过5s延时后，处理后的废液排放完毕，重新控制常开电动阀26开启、常闭电动阀19关闭。
之后，废液存储腔体4内的废液通过常开电动阀26流入废液处理腔体3中，并开始重复步骤a，开启一个新的消杀循环。
如图4、5所示，为采用本发明对大肠杆菌的灭活效果、金黄色葡萄球菌的灭活效果示意图，通过供电单元向高压针状电极施加脉冲高压，供气单元向废液处理腔体鼓入空气，若干高压针状电极组成放电阵列，有效增加放电作用面积，扩大等离子体与废液的接触面积，处理效果显著，有效的提高废液处理效率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：包括支撑壳体，所述支撑壳体内设置有废液处理腔体(3)、废液存储腔体(4)、供电单元(5)、供气单元(6)和控制单元(7)，所述废液处理腔体(3)位于所述废液存储腔体(4)的下方，所述供电单元(5)、供气单元(6)和控制单元(7)安装在所述废液存储腔体(4)的上方；所述废液存储腔体(4)的顶部一侧设置有总进水口(1)，所述废液存储腔体(4)的底部设置的废液存储腔体出水口(25)；所述废液处理腔体(3)的顶部设置有废液处理腔体顶盖(8)，所述废液处理腔体顶盖(8)上开设有废液处理腔体进水口(9)、废液处理腔体通气口(10)和地电极固定孔(11)，所述废液存储腔体出水口(25)与所述废液处理腔体进水口(9)连通，所述废液处理腔体(3)的底部开设有若干高压电极固定孔和废液处理腔体出水口(18)，所述废液处理腔体出水口(18)连接至总出水口(2)；所述废液处理腔体(3)的内部安装有气液两相多针-板放电电极，所述废液处理腔体(3)的侧壁上部安装有液位检测传感器(20)，所述地电极固定孔(11)内安装有接地柱(24)，所述接地柱(24)的底部、所述高压电极固定孔与所述气液两相多针-板放电电极相连，所述气液两相多针-板放电电极与所述供电单元(5)电连接，所述液位检测传感器(20)与所述控制单元(7)电连接，所述高压电极固定孔的侧壁通过通气管道(26)与所述供气单元(6)连通。
2.根据权利要求1所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述气液两相多针-板放电电极包括高压针状电极(21)和金属孔板电极(22)，所述高压针状电极(21)、金属孔板电极(22)分别与所述供电单元(5)的两极相连，多个所述高压针状电极(21)通过细玻璃管(23)安装在所述高压电极固定孔处，所述金属孔板电极(22)通过所述接地柱(24)安装在所述废液处理腔体(3)内部；所述供气单元(6)通过通气管道(27)与细玻璃管(23)侧壁旁支相连；工作时，所述废液处理腔体(3)内的所述高压针状电极(21)和金属孔板电极(22)间通过高电压放电产生等离子体，所述等离子体直接作用于废液中的病菌进行废液消杀。
3.根据权利要求1所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述废液存储腔体出水口(25)与所述废液处理腔体进水口(9)的连通管道上设置有常开电动阀(26)，所述废液处理腔体出水口(18)与所述总出水口(2)的连通管道上设置有常闭电动阀(19)。
4.根据权利要求2所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述高压电极固定孔设置有六个，包括第一高压电极固定孔(12)、第二高压电极固定孔(13)、第三高压电极固定孔(14)、第四高压电极固定孔(15)、第五高压电极固定孔(16)、第六高压电极固定孔(17)，所述第三高压电极固定孔(14)位于中心位置，所述第一高压电极固定孔(12)、第二高压电极固定孔(13)、第四高压电极固定孔(15)、第五高压电极固定孔(16)、第六高压电极固定孔(17)呈圆周均布，多个所述高压针状电极(21)通过多个所述细玻璃管(23)一一对应的安装在多个所述高压电极固定孔内。
5.根据权利要求1所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述支撑壳体的底部四角安装有万向轮(28)，所述支撑壳体采用绝缘材料制成立方体，支撑壳体的内部安装有一层隔音棉。
6.根据权利要求1所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述废液处理腔体(3)为有机玻璃材质的圆柱型腔体。
7.根据权利要求2所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述高压针状电极(21)设计为钨针，钨针的针尖处涂有绝缘材料，所述金属孔板电极(22)设计为不锈钢孔板，所述金属孔板电极(22)高度可调节的连接在所述接地柱(24)上且处于废液处理腔体(3)内的废液中。
8.根据权利要求2所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述供气单元(6)上设置有气泵，所述通气管道(27)上设置有单向阀，所述气泵作业将所述供气单元(6)内的气体通过所述通气管道(27)、单向阀、细玻璃管(23)侧壁旁支向所述废液处理腔体(3)内部鼓气。
9.根据权利要求1所述的等离子体医疗废液应急消杀装置，其特征在于：所述总进水口(1)与洗手池排水口相连，所述总出水口(2)与下水管道相连。
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