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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage und ein Verfahren zur Bearbeitung von organisch belastetem Abfall, wie er insbesondere in klinischen Einrichtungen anfällt.
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DIMENSION DES PROBLEMS
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Zu den biomedizinischen Abfällen gehören Abfälle, die Biomoleküle oder Organismen enthalten, die entweder verrottbar oder potenziell infektiös sind und deren Freisetzung in die Umwelt beschränkt ist. Der Begriff "biomedizinische Abfallstoffe" wird hier in einem allgemeinen Sinn verwendet, um alle Abfälle von medizinischen Krankenhäusern, Laboren und Kliniken, die gefährliche, giftige oder infektiöse Stoffe enthalten, zu umfassen. Deren Entsorgung ist durch strengere Vorschriften geregelt als die Entsorgung anderer Abfälle.
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Die Entsorgung dieser biomedizinischen Abfälle ist ein Umweltproblem, da viele biomedizinische Abfälle als infektiös oder biologisch gefährlich eingestuft sind und möglicherweise zur Ausbreitung von Infektionskrankheiten führen könnten. Die "WHO" schätzt, dass Injektionen mit verunreinigten Spritzen im Jahr Zweitausend 21 Millionen Hepatitis-B-Virus (HBV) Infektionen (32% aller Neuinfektionen), zwei Millionen Hepatitis-C-Virus (HCV) Infektionen (40% aller Neuinfektionen) und 260.000 HIV-Infektionen (5% aller neuen) verursacht haben.
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Biomedizinische Abfälle müssen ordnungsgemäß verwaltet und entsorgt werden, um die Umwelt, die Öffentlichkeit und die Arbeitnehmer, vor allem im Gesundheitswesen und Müllarbeiter, bei denen die Gefahr der Exposition der biomedizinischen Abfälle als Berufsrisiko gilt, zu schützen. Schritte in der Behandlung von biomedizinischen Abfällen betreffen Abholung, Sortierung, Transport, Behandlung, Erstarrung, Lagerung und Entsorgung.
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Die Behandlung kann vor Ort oder zentral erfolgen. Biomedizinische Abfälle sollten in Behältern gesammelt werden, die dicht und stark genug sind, um Schäden bei der Handhabung zu vermeiden. Die Entsorgung erfolgt in der Regel zentral, an einer Stelle, die sich vom Ort der Entstehung unterscheidet.
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von gefährlichen Abfällen aus dem Medizinbereich, insbesondere ein integriertes System zur Sammlung/Sortierung, zum Transport, zur Behandlung/Verfestigung und eine Abgasbehandlungseinheit.
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STAND DER TECHNIK
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In dem
US-Patent 6176188 , „Waste materials processing apparatus and method“, wird ein Verfahren zur Steuerung des Kohlenwasserstoff-Freisetzungsrate während der thermischen Verarbeitung von Materialien beschrieben, die einen variablen Kaloriengehalt besitzen.
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In den
US-Patenten 5238665 , „Method for minimizing environmental release of toxic compounds in the incineration of wastes“, und
US 5607654 , „Method for minimizing environmental release of toxic compounds in the incineration of wastes“. sind Verfahren und Vorrichtungen zur Minimierung der Freisetzung von Säuren und toxischen organischen Verbindungen in die Umwelt, die aus Abfallverbrennungsanlagen stammen, beschrieben.
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In den Patenten
US 5323716 ,
US 5428205 ,
US 5417170 ,
US 5388535 und
US 5.361.709 ist eine Materialverarbeitungsvorrichtung beschrieben. Diese umfasst ein Gehäuse mit einer Ober- und Unterseite und einer Vielzahl von Seiten, die einen Pyrolyseraum zur Aufnahme und zum Pyrolysieren von Beschickungsmaterialien zu flüssigen Materialien beinhaltet, und einer Masse aus feuerfestem Material, das sich auf dem Boden des Gehäuses befindet und sich zwischen seinen Seiten erstreckt.
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In dem
US-Patent 5348235 ist ein medizinisches Abfallentsorgungssystem beschrieben, das eine Vorrichtung zur Überhitzung einer Menge von unbehandeltem medizinischem Abfall vorsieht, die mit Wasser partiell auf eine Innentemperatur von mindestens 275 Grad Fahrenheit für mindestens 30 Minuten gesättigt wird.
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Das
US-Patent 5322603 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Behandlung infektiöser medizinischer Abfälle unter der Verwendung von Mikrowellen bei der Reduktion der medizinischen Abfälle. Allerdings verwendet diese Schrift die Mikrowellen in einem Vorbehandlungsschritt, um die Abfälle zu erhitzen und so das Wasser aus dem Abfall zu verdampfen.
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Das
US-Patent 5877395 A , „Method and apparatus for the controlled reduction of organic material“ nutzt Mikrowellen zur Behandlung des organischen Materials. Die Phasen des Prozesses laufen aber nicht in verschiedenen Kammern ab, auch wird die Ladekammer als Teil des Prozesses nicht gespült.
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Das
US-Patent 7361303 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion organischer Abfälle. Die Vorrichtung umfasst einen Förderer, um Abfälle zu einer ersten Kammer zum Wiegen und Spülen mit Sauerstoff zu bewegen, eine zweite Kammer zum Behandeln, Sterilisieren und Reduzieren des Abfalls durch Umkehr-Polymerisation und eine dritte Kammer zur Kühlung reduzierter und sterilisierter Abfälle.
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In dem deutschen Patent
DE 3926252 C2 , „Verfahren und System zur Zersetzung von verbrauchten Ionenaustauschharzen“, wird ein System und ein Verfahren zur Behandlung von verbrauchten Ionenaustauscher-Harzen als mögliche Alternative für die Verbrennung oder den Säureaufschluss beschrieben, unter Verwendung von hochkonzentriertem aggressiven anorganischen Säuren.
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Das Problem der Entsorgung medizinischer Abfallstoffe beinhaltet eine Herausforderung an die Materialbearbeitung, die immer akuter wird. Die Ziele in der biomedizinischen Abfallbehandlung sind, die Gefahren der Abfälle zu reduzieren oder sie zu beseitigen, das Volumen und das Gewicht von Abfallstoffen zu reduzieren und in der Regel die Abfälle unkenntlich zu machen. Der Abfall soll durch die Behandlung für die nachfolgende Handhabung und Entsorgung sicher gemacht oder sogar für die Wiederverwendung geeignet sein.
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Es gibt verschiedene Behandlungsmethoden, durch die diese Ziele erreicht werden können. Die primäre Bearbeitung von medizinischen Abfällen erfolgt in Verbrennungsöfen oder durch Pyrolyse, Nassoxidation, Sterilisation und das Vergraben in Deponien. Diese Behandlungsmethoden sind durch den vorangegangenen genannten Stand der Technik deutlich gemacht. Das Vergraben von Abfällen trägt zur Verunreinigung des Grundwassers bei.
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Ein Autoklav kann zur Bearbeitung von biomedizinischem Abfall verwendet werden. Ein Autoklav nutzt Dampf und Druck, um den Abfall zu sterilisieren oder seine mikrobiologische Belastung auf ein Niveau zu reduzieren, zu dem er sicher entsorgt werden kann.
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Biomedizinischer Abfall wird häufig verbrannt. Die Verbrennung ist die am weitesten verbreitete Methode zur Beseitigung infektiöser, organischer Verbindungen bei Abfällen, insbesondere im Krankenhaus und im Operationsraum. Eine effiziente Verbrennungsanlage wird Krankheitserreger und scharfe Gegenstände zerstören. Diese Materialbearbeitungsverfahren haben gravierende Nachteile. Die Verbrennung von Abfall setzt Feinstaub und Abgase frei, die zur Verunreinigung der Luft beitragen.
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Einige organische Abfallarten sind mit der Produktion von toxischen Nebenprodukten verbunden, die die Integrität einer Müllverbrennungsanlage stark beeinträchtigen können. Abfälle, die in die Kategorie der gefährlich-infektiösen Abfälle fallen, erfordern oft eine komplexe Behandlung von großen Mengen die Umwelt verschmutzenden Abgasen, die bei der Verbrennung erzeugt werden, sowie der resultierenden sekundären anorganischen Abfälle. Die Volatilität von gefährlichen Ausströmungen kann sich insbesondere durch Probleme bei Hochtemperaturprozessen, wie der Verbrennung, ergeben. Als alternative Technologie zur Überwindung einiger der Beschränkungen der Verbrennung mehrerer organischer Abfallkategorien wurde ein Niedrigtemperatur-Nassoxydationsprozess durch katalysiertes Wasserstoffperoxid entwickelt.
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Es gibt auch einige besondere Probleme bei dem Verfahren zur thermischen Zersetzung von medizinischen Abfällen, insbesondere bei gefährlichem infektiösem Abfall aus Kunststoff. Die Kunststoffabfälle besitzen die Tendenz bei einer hohen Temperatur zu schmelzen und das geschmolzene Produkt ist nicht leicht brennbar. Weiterhin ist die große Menge an ausströmenden gefährlich heißen Abgasen, die aus der thermischen Zersetzung der Abfallmaterialien resultieren, korrosiv und mit einer ziemlich aufwendigen Konstruktion verbunden, um die Probleme bei Betrieb und Wartung beherrschen zu können. Die entstandene Asche ist leicht zerlegbar, die Umwelt stark belastend und kann gefährliche Abluft verursachen.
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Zum Beispiel werden in den USA von Krankenhäusern mehr als 3,2 Millionen Tonnen Abfall pro Jahr erzeugt. Die Hälfte dieser Abfälle wird als infektiös betrachtet. Der größte Teil der infektiösen Abfälle wurde bis 1998 in über 2400 Verbrennungsöfen im ganzen Land behandelt, bis die EPA (Environmental Protection Agency) begann, harte Umweltemissionsstandards zu erzwingen, die die Anzahl der Verbrennungsanlagen auf knapp über hundert bundesweit reduziert haben. Inzwischen wird viel infektiöser Abfall durch alternative Technologien wie Autoklaven oder chemische Prozesse behandelt. Die Nassoxidation von brennbaren organischen Substanzen erfolgt bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, in Gegenwart von Sauerstoff enthaltendem Gas, das in die Flüssigkeit in einem Zustand hoher Anregung eingeführt wird, um durch die Nutzung freier Radikale vorteilhafte Oxidationsreaktionsbedingungen zu bewirken.
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AUFGABENSTELLUNG
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Keine der oben aufgeführten Referenzen löst die Probleme der Behandlung zur Sammlung/Sortierung und Immobilisierung/Verfestigung von medizinischen Abfällen in der Art und Weise, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben wird. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen integrierten Gesamtprozess und eine kompakte kostengünstige Vorrichtung zum Sterilisieren, zur Reduktion und Verfestigung von organischen Abfällen vorzuschlagen. Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Entsorgungssysteme im Allgemeinen und insbesondere auf ein integriertes System zur Sammlung/Sortierung, Transport, Behandlung/Verfestigung von Abfällen. Dabei werden desinfizierte endgültige Abfallformen erzeugt, die zur Wiederverwendung oder zur sicheren Endlagerung bereit sind.
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LÖSUNG DER AUFGABE
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und dem Verfahren nach Anspruch 21 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das Patent betrifft eine Nassoxidationstechnologie für gefährliche, infektiöse, medizinische Abfälle durch die Bereitstellung einer sicheren mobilen Anlage um die Sammlung/Sortierung, den Transport, die Behandlung/Verfestigung und die Immobilisierung der entstehenden Rückstände zu erreichen.
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Das vorgeschlagene System und Verfahren können einen echten Fortschritt auf dem Gebiet der gefährlichen Infektionsabfallbehandlungstechnologie bedeuten. Dies erfolgt durch ein integriertes sicheres System, das den direkten Kontakt von Mensch mit infektiösem Material durch die effiziente Nassoxidationstechnologie vermeidet.
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Das vorgeschlagene kompakte mobile System, das sich aus Sammlung/Sortierung, Transport, Behandlung/Verfestigung zusammensetzt, und das ein Abgasbehandlungssystem in einem integrierten preiswerten-System enthält, kann, sobald es in einem großen industriellen Maßstab produziert wird, eine echte Lösung für die Beseitigung gefährlicher medizinischer Abfälle anbieten.
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Das vorgeschlagene vollkontinuierliche Verfahren bietet eine Reihe potenzieller Vorteile, wie etwa eine reduzierte Reaktionsgefäßgröße und einen erhöhten Durchsatz.
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Die vorgeschlagene Konstruktion ermöglicht die Verwendung von lokalen Rohstoffen, die Kosten reduzieren und die Notwendigkeit für den Import von Ersatzteilen vermeiden.
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Die vorgeschlagene Konstruktion ist durch geringe Bau-, Wartungs- und Betriebskosten gekennzeichnet, wobei als einzige verwendete Chemikalie lokal Wasserstoffperoxid erzeugt wird, und es wird nur Energie benötigt, um die Reaktion zu starten, wobei die Reaktion eine sich selbst tragende exotherme Reaktion ist.
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Das vorgeschlagene System bietet einen hohen Sicherheitsstandard, da es bei Atmosphärendruck arbeitet und im Vergleich zur Verbrennung, die häufig für die Behandlung solcher Abfälle eingesetzt wird, eine relativ niedrige Temperatur nutzt.
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Ein mobiles sehr kompaktes Behandlungs- und Abgassystem kann auf der Ladefläche eines LKW montiert werden, um infektiöse Abfälle an dem Ort, an dem es benötigt wird, zu behandeln. So wird eine Feldinstallation vermieden, Transportkosten werden gespart und die Gefahr von Sekundärinfektionen wird verhindert. So wird ein preiswertes System vorgeschlagen, das für den Notfall am Ort und während eines Epidemie-Ausbruchs verwendet werden kann.
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Es ist ein Hochleistungssystem mit langer Lebensdauer und es ermöglicht intelligente Technologien wie Online-Fernüberwachung einzusetzen und den Kontakt mit infektiösem Abfall zu minimieren.
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Das System ist für die Vor-Ort und In-Time Behandlung von medizinischen Abfällen in Krankenhäusern und Klinikzentren konzipiert.
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Das System und das Verfahren führen zu einer signifikanten Verringerung des Volumens und des Gewichts der organischen infektiösen Abfälle, was Lagerung, Transport, Aufbereitung und Deponierungskosten mindert.
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Das System und das Verfahren beseitigen organische Komponenten (z.B. giftige Chemikalien oder Komplexbildner), die insbesondere die sichere Deponierung beeinträchtigen können.
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Die entstehenden desinfizierten endgültigen Abfallformen haben gute physikalische, mechanische und chemische Eigenschaften, Sie eignen sich für eine sichere Wiederverwendung oder für eine längerfristige Lagerung und Entsorgung.
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Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Abbildungen beispielhaft erläutert.
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Dabei zeigen schematisch:
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1 das erfindungsgemäße integrierte Gesamtsystem;
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2 die Verarbeitungseinheit:
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3 die erfindungsgemäßen Sammel-/Sortierbehälter;
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4 Einzelheiten der Sammel-/Sortierbehälter.
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Die vorgeschlagene Erfindung betrifft ein System mit einem Verfahren zur Zersetzung und Sterilisierung von gefährlichen infektiösen medizinischen Abfällen. Das integrierte System umfasst einen Vor-Ort-Sammel-/Sortierbehälter (A), ein Zuführleitungssystem (B), eine Behandlungs-/Verfestigungseinheit (C) und eine Abgasbehandlungseinheit (D). Die kompakte Behandlungs-/Verfestigungseinheit (C) und die Abgasbehandlungseinheit (D) können auf einem beweglichen LKW montiert werden. Dadurch kann eine Feldinstallation vermieden werden, Transportkosten werden gespart und das Risiko einer Sekundärinfektion wird verhindert.
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Der Sammel-/Sortierbehälter (A) ist eine Box in Form eines beweglichen Tisches auf Rollen. Der Behälter ist in drei Kammern (a1, a2, a3) gegliedert, wobei jede Kammer eine obere Öffnung (a1.1, a2.1, a3.1) und eine Seitenöffnung (a1.2, a2.2, a.3.2) besitzt, die jeweils mit einer speziellen Abdeckung (a1.11, a2.11, a3.11) und (a1.21, a2.21, a.3.21) versehen sind, die automatisch oder über einen Taster oder Fußpedale für die obere Abdeckungen (a1.3, a2.3, a3.3) und für die Seitenabdeckungen (a1.31, a2.31, a3.31) geöffnet werden kann. Sobald die Taste oder das Fußpedal losgelassen wird, wird der Deckel automatisch geschlossen. Jede Kammer enthält einen starken dichten Plastiksack (a1.4, a2.4, a3.4), der keine Leckage erlaubt und der mit flexiblen Klammern bei freier Beweglichkeit oder einer anderen Befestigungsvorrichtung im oberen Teil jeder Kammer (a1.5, a2.5, a3.5) fixiert ist. So können durch Druck-Tasten (a1.6, a2.6, a3.6) auf der äußeren Oberfläche die Sammel-/Sortierbehälter freigegeben werden. Die drei Säcke haben verschiedene Farben und jede Farbe entspricht einer Abfallart mit spezifischen Eigenschaften. Im Allgemeinen ist der Sammel-/Sortierbehälter so nah wie möglich an den Ort gebracht, wo der Abfall erzeugt wird, z.B. in der Nähe eines medizinischen Operationstisches. Über jeder oberen Öffnung (a1.1, a2.1, a3.1) der Sammel-/Sortierbehälter (A) ist ein Papp-Sammeltablett platziert (a1.7, a2.7, a3.7), um die Abfallstoffe zu sammeln und vor dem Wegwerfen zu kontrollieren. Nach dem Ende einer jeden medizinischen Operation und nach der Kontrolle der verwendeten Abfallstoffe auf den Sammeltabletts, werden die drei Sammeltabletts durch Öffnen der oberen Abdeckungen (a1.11, a.2.11, a3.11) in den entsprechenden Plastiksack fallen gelassen.
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Am oberen Teil jeder Kammer ist ein Schweißgerät (a1.8, a2.8, a3.8) mit zwei Heizstäben vorgesehen, um die Plastiksäcke zu versiegeln. Sobald die obere Abdeckung geschlossen ist, kommen die beiden Heizstäbe in Kontakt miteinander um die Plastiksäcke zu versiegeln. Die beweglichen Klemmen sind so ausgebildet, dass sie die Bewegung der Heizstäbe unterstützen. Die Bewegung der Heizstäbe erfolgt entweder automatisch oder durch einen Druckknopf (a1.9, a2.9, a3.9). Nach dem Verschließen der Plastiksäcke (a1.4, a2.4, a3.4) werden diese dann durch Öffnen der Klemmen freigegeben und sie fallen auf den Boden der entsprechenden Kammer, nachdem die notwendigen Tasten (a1.6, a2.6, a3.6) betätigt wurden.
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Nach jeder Operation wird der Sammel-/Sortierbehälter (A) zum Abfall-/Sterilisationsraum bewegt und so an einem vorgegebenen Rahmen positioniert, dass er an die seitlichen Öffnungen des Zuführleitungssytems (B) passt.
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Das Zuführleitungssytem (B) ist ein Transportkanal mit Zugängen in Form von seitlichen Öffnungen (b1.1, b2.1, b3.1) mit Abdeckungen (b1.2, b2.2, b3.2). Sie sind jeweils im Abfall-/Sterilisationsraum der verschiedenen Etagen der Gebäude positioniert, in denen voraussichtlich medizinische Operationen vorgenommen und gefährliche Abfälle produziert werden. Das Zuführleitungssytem besitzt einen Kanal mit drei Leitungen (b1, b2, b3), die denen der drei Kammern der Sammlungs-/Sortiereinheit (a1, a2, a3) entsprechen.
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Sobald die Sammlungs-/Sortiereinheit mit ihren seitlichen Öffnungen (a1.2, a2.2, a3.2) an die seitlichen Öffnungen (b1.1, b2.1, b3.1) des Zuführleitungssytems angepasst sind, werden die Seitenabdeckungen (b1.2, b2.2, b3.2) geöffnet, was den Plastiksäcken in der Sammlung-/Sortiereinheit erlaubt, in den Transportkanal zu gleiten und nach unten zu fallen. Um die Übergabe der Plastiksäcke aus der Sammlungs-/Sortiereinheit (A) zum Zuführleitungssystem (B) zu erleichtern, ist der Boden jeder Kammer der Sammlungs-/Sortiereinheit in Form einer Gleitschräge ausgebildet, wobei das untere Ende in Richtung des Zuführleitungssystem (B) weist. Es ist mit einem Schubarm oder einem Kolben in jeder Kammer (a1.10, a2.10, a3.10) versehen, die durch Drucktasten (a1.101 a2.101, a3.101) auf der Oberfläche der Sammlungs-/Sortiereinheit ausgelöst werden.
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Der untere Teil jeder Zuführleitung (b1, b2, b3) des Transportkanals ist mit einem Schredder (b1.3, b2.3, B3.3) versehen. Die Leistung jedes Schredders ist abhängig von der Härte der durchgehenden Abfallstoffe. Die Schredder speisen in das Reaktorgefäß (c20) der Behandlungs-/Verfestigungseinheit (C) durch drei Einspeise-Öffnungen (b1.4, b2.4, b3.4), die mit einer Ventil-Abdeckung versehen sind. Auf diese Weise wird die Zuführung von Abfall in das Reaktorgefäß (c20) ermöglicht und es können dabei keine Dämpfe oder Gase aus dem Reaktorgefäß entweichen. Das Zuführen von Abfall aus den drei Schreddern in das Reaktorgefäß (c20) erfolgt in einer vorgegebenen Reihenfolge. Die genannten drei Schredder-Auslässe vereinigen sich zusammen in einem Einlass (c1), der in das Reaktorgefäß (C) mündet.
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Die Reihenfolge der Zugaben ist abhängig von der Reaktionsphase und spezieller Sensoren in dem Reaktorgefäß und wird durch die Abgasbehandlungseinheit (D) gesteuert. Die drei Sensoren (d1, d2, d3) in der Abgasbehandlungseinheit (D) sind mit dem Schredder durch einen Verbrennungsgas-Analysator (d4) verbunden, mit dem Kohlendioxid, Sauerstoff und Wasserdampf gemessen werden.
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Die Behandlungs-/Verfestigungseinheit (C) ist an ihrem oberen Teil mit verschiedenen Einlass- und Auslass-Öffnungen versehen: einem Einlass (c1) für die verschiedenen Arten des zerkleinerten Abfalls am Ende des Transportkanals, einem Einlass für die Sauerstoffquelle (c2), einem Einlass für das Kühlwasser (c3) und einem optionalen Einlass für einen vertikalen Rührer (c4), falls das magnetische Rührwerk nicht stark genug ist, um eine homogene Schmelze zu erreichen. Des Weiteren sind ein Auslass für Abgas- und Dampf-Austritt (c5) und ein seitlicher Auslass (c6) an dem Boden des Reaktorgefäßes vorhanden, um die resultierende geschmolzene Mischung in den Abfallbehälter (e1) außerhalb des Reaktionsgefäßes zu gießen, nachdem die Reaktion abgeschlossen ist. Innerhalb des Reaktorgefäßes (c20) gibt es für die Mixtur einen Temperatursensor (c10) und einen Pegelsensor (c11). Die Seiten des chemischen Reaktorgefäßes (c20) sind mit einem Heizmantel (c7), einer Heizplatte (c8) am Boden und mit einem leistungsfähigen magnetischen Rührwerk (c9) versehen. Die Abgasbehandlungseinheit (D) umfasst einen Kondensator (d5), ein Sammelgefäß (d6), einen Wäscher (d7) und einen speziellen Filter (d8), beispielsweise einen HEPA-Filter. Eine Pumpe (c12) wird verwendet, um das Kondensat aus dem Sammelgefäß (d6) zum Reaktorgefäß (c20) zurück zu pumpen, falls der organische Kohlenstoffgehalt einen vorbestimmten Pegel übersteigt.
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DAS VERFAHREN
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Das Verfahren startet vor Ort an der Stelle, wo die Abfallstoffe erzeugt werden und wo der Sammel-/Sortierbehälter (A) so nahe wie möglich an die Abfallquelle platziert wurde. Der Sammel-/Sortierbehälter ist ein beweglicher Tisch und kann leicht an den Ort gebracht werden, wo die Abfallstoffe erzeugt werden, zum Beispiel dort, wo die medizinische Operation stattfindet. Der Sammel-/Sortierbehälter (A) ist in drei Kammern unterteilt (a1, a2, a3) und jede Kammer enthält einen Plastiksack (a1.4, a2.4, a3.4) mit drei verschiedenen Farben, wobei jede Farbe einem gegebenen Typ des Abfalls entspricht. Die Plastiksäcke sind mit Klemmen (a1.5, a2.5, a3.5) fixiert und können mit einem Druck auf spezielle Tasten (a1.6, a2.6, a3.6) auf der äußeren Oberfläche der Sammel-/Sortierbehälter freigegeben werden Die erste Kammer (a1) mit einem roten Sack ist für organische Abfallstoffe [z.B. Verpackung, Infusionssets, Zelluloseabfallstoffe (z.B. Seidenpapier, Bandagen & Tücher etc.)] vorgesehen. Die zweite Kammer (a2) mit einem Sack in gelber Farbe ist für die Einweg-Kunststoff-Abfallstoffe (z.B. polypropylene Verpackung, Kunststoffgehäuse, Kunststoff von OP-Kittel, Spritzen, weiche Kunststoffe aus Handschuhverpackungen, Hartsalzflaschen, Waschbecken, etc.) vorgesehen und die dritte Kammer (a3) mit einem schwarzen Sack ist für scharfe Abfallstoffe (z.B. Nadeln, Skalpelle, Klingen, etc.) vorgesehen. Auf der oberen Öffnung jeder Kammer (a1.1, a2.1, a3.1) ein Papp-Sammeltablett (a1.7, a2.7, a3.7) platziert um die Abfälle zu sammeln, bevor sie in den entsprechenden Plastiksack fallen.
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Die Sammlung der verschiedenen Arten von Abfall auf einem Sammeltablett zielt darauf, die verwendeten Materialien am Ende einer bestimmten medizinischen Operation zu kontrollieren und vergessenes Material zu vermeiden.
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Am Ende einer jeden medizinischen Operation können die verschiedenen Sammeltabletts in den entsprechenden Plastiksack fallen, indem die notwendigen Tasten (a1.3, a2.3, a3.3) gedrückt werden, um die obere Abdeckung jeder Kammer zu öffnen (a1.11, a2.11, a3.11). Nach dem Fallenlassen der verschiedenen Sammeltabletts in die richtigen Plastiksäcke werden die Tasten (a1.3, a2.3, a3.3) freigegeben und die obere Öffnung jeder Kammer wird automatisch geschlossen. Nach dem Schließen der oberen Öffnung werden die Plastiksäcke mittels eines Heizstabes (a1.8, a2.8, a3.8) automatisch oder durch Drücken von Tasten (a1.9, a2.9, a3.9) verschweißt. Die Tasten (a1.6, a2.6, a3.6) werden gedrückt um die Plastiktüte zu lösen, die dann auf den Boden der entsprechenden Kammer fallen.
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Der Sammel-/Sortierbehälter (A) wird dann in den Abfall-/Sterilisationsraum gefahren. Der Abfall-/Sterilisationsraum ist ein kleiner Raum in jeder Etage eines Krankenhauses oder eines medizinischen Zentrums, um die Abfallstoffe durch seitliche Öffnungen (a1.2, a2.2, a3.2) der Sammel-/Sortierbehälter zu entsorgen. Durch die seitlichen Öffnungen (b1.1, b2.1, b3.1) des Zuführleitungssystems, die in einem speziellen Rahmen gefasst sind, ist der Sammel-/Sortierbehälter (A) mit dem Zuführleitungssystem (B) verbunden.
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Der Abfall-/Sterilisationsraum enthält eine kleine Kabine, um den Sammel-/Sortierbehälter (A) nach der Freigabe des Abfalls in das Zuführleitungssystem (B) zu sterilisieren. Nach dem Sammeln des sortierten Abfalls, wird die Sammel-/Sortiereinheit in den Abfall-/Sterilisationsraum gebracht und so positioniert, dass sie zu den Einlassöffnungen des Zuführleitungssystems (B) passen.
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Das Zuführleitungssystem (B) ist einfach ein Kanal, der den Sammel-/Sortierbehälter (A) im Abfall-/Sterilisationsraum mit der Behandlungs-/Verfestigungseinheit (C) verbindet. Das Zuführleitungssystem (B) ist in drei Zuführleitungen (b1, b2 und b3) geteilt mit seitlichen Einlass-Öffnungen (b1.1, b2.1, b3.1) in jedem Abfall/Sterilisationsraum. Sobald der Sammel-/Sortierbehälter in den vorgegebenen Rahmen mit seinen seitlichen Öffnungen der verschiedenen Kammern (a1.2, a2.2, a3.2) genau an die einlassseitigen Öffnungen der Zuführleitungen (b1.1, b2.1, b3.1) passt, öffnen sich die Abdeckungen der beiden Einheiten mechanisch oder automatisch und die Plastiksäcke fallen zu dem unteren Ende des Transportkanals, wo die verschiedenen Schredder (b1.3, b2.3, b3.3) installiert sind.
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Um den Übertragungsprozess der Plastiksäcke mit dem Abfall von den Kammern der Sammel-/Sortierbehälter zu den entsprechenden Leitungen des Kanals zu erleichtern, ist der Boden der Kammern in einer geneigten Form ausgebildet und mit einem Schubarm (a1.10, a2.10, a3.10) oder Kolben versehen, der mit einem Fußpedal oder ein Drücken der entsprechenden Tasten (a1.101, a2.101, a3.101) betätigt wird. Die Seitenöffnungen (b1.1, b2.1, 3.1) sind mit den speziellen Abdeckungen (b1.2, b2.2, b3.2) verschlossen.
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Jede der drei Leitungen (b1, b2, b3) in dem Zuführleitungssystem endet an seinem unteren Ende an einem Schredder (b1.3, b2.3, b3.3). Die Leistung jedes Schredders ist so gewählt, dass sie der Art der durch sie durchgehenden Abfälle entspricht (organischer Abfall, Bio-Kunststoffe oder scharfe Abfallmaterialien). Die drei Schredder sind in direktem Kontakt mit dem Reaktorgefäß (c20) der Behandlungs-/Verfestigungseinheit (C) durch die drei Einspeise-Öffnungen (b1.4, b2.4, b3.4), die zu einem Ventil-Einlass (c1) zusammengefasst sind. Dieser Ventil-Einlass (c1) erlaubt das Fallen des Abfalls in das Reaktorgefäß (c20) und verhindert gleichzeitig das Entweichen von Abgas und Dämpfen, die aus der chemischen Behandlung des Abfalls resultieren.
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Die Behandlungs-/Verfestigungseinheit (C) ist ein chemisches Flach-Boden-Reaktorgefäß, das über einer thermostatisch geregelten Heizplatte aufgestellt (c8) ist. Es ist mit einem leistungsfähigen magnetischen Rührwerk (c9) versehen und seine Seitenwand ist mit einem thermostatisch geregelten Heizmantel (c7) umgeben.
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Das Reaktorgefäß (c20) ist durch den Auslass (c5) direkt mit der Abgasbehandlungseinheit (D) verbunden. Weiterhin ist es mit einer Sauerstoffquelle (c2), z.B. einer Wasserstoffperoxid-Zuführungsvorrichtung, und einem Kühlwasserbehälter (c3) verbunden.
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Die drei Schredder am Ende der verschiedenen Leitungen des Transportkanals arbeiten in einer vorbestimmten Reihenfolge und speisen das Reaktorgefäß (c20) durch drei Öffnungen (b1.4, b2.4, b3.4), die sich in einer Ventil-Einlassöffnung (c1) in das Reaktorgefäß vereinen.
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Zunächst startet der Schredder (b1.3) für den organischen/Zelluloseabfall mit dem roten Plastiksack am Ende der Zuführleitung (b1). Der zerkleinerte organische Abfall wird in das Reaktorgefäß durch die Öffnung (b1.4) zugeführt.
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Die Temperatur des Reaktorbehälters wird zunächst auf einen vorbestimmten Wert (100–105°C) erhöht und dann wird Wasserstoffperoxid in einer vorbestimmten Rate zu dem erhitzten, geschredderten organischen Abfall auf dem Boden des Reaktorgefäßes unter kontinuierlichem Rühren zugegeben. Die Oxidationsreaktion ist eine exotherme Reaktion und es wird erwartet, dass die Temperatur sich in dem Maße so erhöht, dass die Reaktion ohne die Notwendigkeit einer externen Heizung fortschreitet. Die Temperatur der Reaktionsmischung wird innerhalb des vorbestimmten Bereichs gehalten und im Inneren des Reaktorgefäßes durch Temperatursensoren (c10) gesteuert. Übersteigt die Temperatur die vorbestimmte Höhe, wird die Heizung der heißen Platte und des Heizmantels gestoppt und bei Bedarf wird ein Strom an Kühlwasser zu der Reaktionsmischung aus dem Kühlwassereinlass (c3), der sich außerhalb des Reaktorgefäßes befindet, solange zugegeben, bis die Temperatur den gewünschten voreingestellten Wert erreicht. Der Kühlbehälter ist mit einem speziellen automatischen Ventil versehen, das auch von dem Temperatursensor (c10) im Inneren des Reaktorgefäßes gesteuert wird. Andererseits, wenn die Temperatur unter den vorgegebenen Wert abgesenkt ist, werden die Heizplatte und der Heizmantel eingeschaltet und durch den Temperatursensor (c10) im Inneren des Reaktorgefäßes gesteuert. Das Lösungsgemisch darf nicht über ein bestimmtes Niveau in dem Reaktorbehälter steigen (nicht mehr als ein Drittel des Reaktorvolumens), was über den Pegelsensor (c11) gesteuert wird. Wenn die Lösung den vorbestimmten Pegel überschreitet, wird die Zugabe von zerkleinerten Abfall und Oxidationsmittel gestoppt.
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Nachdem die Oxidationsreaktion beendet ist und kein Kohlendioxid mit dem Kohlendioxidsensor (d1) ermittelt wird, und ein Anstieg des Sauerstoffes mit den Sauerstoffsensoren (d2) in der Abgasbehandlungseinheit (D) detektiert wird, wird die Zugabe von Wasserstoffperoxid gestoppt. Nachdem kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, was die Abwesenheit von Oxidationsmittel indiziert, wird das Erhitzen unter ständigem Rühren fortgesetzt, um die Reaktionsmischung zu trocknen. Die Trockenheit der Reaktionsmischung wird durch den Wasserdampfsensor (d3) in der Abgaseinheit festgestellt. Die Temperatur der verbleibenden Rückstände wird dann stufenweise zu einem höheren Temperaturbereich (250–270°C) erhöht, gesteuert durch ein Signal von dem Wasserdampfsensor (d3) in der Abgasbehandlungseinheit. Dann werden die zerkleinerten Kunststoffabfälle nach einem Signal des Temperatursensors (c10) in dem Reaktor hinzugefügt. Nachdem die geschredderten Kunststoffabfälle geschmolzen sind, werden die scharfen Abfallstoffe hinzugefügt. Sobald eine homogene Schmelze erreicht wurde, wird die geschmolzenen Mischung (Reste, geschmolzener Kunststoff und scharfe Abfälle) dann durch den Schmelzenauslass (c6) an der Seite des Reaktorbodens in einen Abfallbehälter (e1) außerhalb des Reaktorgefäßes gegossen. Der Schmelzenauslass ist mit dem Heizmantel umgeben, um die Verfestigung des geschmolzenen Gemisches zu vermeiden. Der genannte Abfallbehälter (e1) ist außerhalb des Reaktorgefäßes auf einem Förderer (E) angeordnet. Nach dem Laden, was durch einen Nivellierungssensor (e11) erfasst wird, wird der Abfallbehälter durch das Förderband in einen vorgelagerten Lagerraum gebracht und ein neuer Reservebehälter (e2) an die Position des verwendeten Abfallbehälters bewegt. Dieser ist bereit für den nachfolgenden Prozess.
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Die Reaktion wird dann automatisch fortgesetzt, und der Wasserdampf und das ausgeströmte Abgas der Abgasbehandlungseinheit (D) zugeführt.
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Die Abgasbehandlungseinheit enthält einen Kondensator (d5), ein Sammelgefäß (d6), einen Wäscher (d7) und einen hocheffizienten HEPA-Filter (d8). Der Abgas-Analysator (d4) für Verbrennungsgase ist mit verschiedenen Sensoren innerhalb der Abgasbehandlungseinheit (D) installiert, um den Fortschritt der Oxidationsreaktion zu überwachen, indem er die Werte der ausgeströmten Kohlenoxide und des Sauerstoffs feststellt. Das entstehende Kondensat wird kontinuierlich auf den Gehalt an organischem Kohlenstoff überprüft. Wenn der Gehalt einen bestimmten Grenzwert überschreitet, wird das Destillat in das Reaktorgefäß (c20) durch eine Pumpe (c12), die außerhalb des Reaktorbehälters installiert ist, zurückgeführt.
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Der Betrieb der aktivierten Ventile und der Heizvorrichtungen wird direkt von einem entfernten Computersystem gesteuert. Zusätzlich werden die Datenkanäle von den Temperatursensoren, Gasanalysatoren und Gasströmungsmessern überwacht und an das gleiche Computersystem gemeldet, so dass das integrierte System von einem einzigen Bediener gesteuert werden kann.
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Das allgemeine Verfahren für den Betrieb des integrierten Systems für die Behandlung von belasteten medizinischen Abfällen kann in den folgenden Punkten zusammengefasst werden:
- – Sammlung und Sortierung von festen Abfällen an dem Ort der Entstehung.
- – Transport von festen Abfällen in den verschiedenen farbigen Plastiksäcken an den entsprechenden Shredder von einen Abfall-/Sterilisationsraum in ein Zuführleitungssystem.
- – Zuführung des organischen Abfalls in das Reaktorgefäß.
- – Wärme des Reaktionsgemisch bis 100–120°C
- – Zuführung von Wasserstoffperoxid in vorbestimmten konstanten Raten.
- – Überwachung der Reaktion mittels der Abgaszusammensetzung.
- – Die Kohlendioxid Produktion geht durch ein Maximum und fällt dann ab.
- – Nachdem das Kohlendioxid auf ein Minimum fällt, erfolgt eine weitere Zugabe von Peroxid bis die Produktion von Kohlendioxid stoppt.
- – Die Temperatur der Reaktionsmischung wird bei 120°C bis zur vollständigen Trocknung des Reaktionsgemisches beibehalten, was in dem Abgasüberwachungssystem angezeigt wird, wenn kein Wasserdampf und kein Sauerstoff mehr ermittelt werden.
- – Zuführung von geschredderten Kunststoffabfällen zu dem trockenen Rückstand im Reaktorgefäß.
- – Erhöhung der Temperatur der Reaktionsmischung auf 250–270°C bei kontinuierlichem Rühren mit einen wegwerfbaren magnetischen Rührbalken, oder bei Bedarf die Verwendung eines vertikalen Rührers.
- – Nachdem eine homogene Schmelze des Reaktionsgemisches erreicht wurde, wird geschredderter scharfer Abfall hinzugefügt, der für die Kunststoffmatrix als Verstärkungs-Füllstoff wirkt.
- – Die geschmolzene Reaktionsmischung wird in einem Abfallbehälter, außerhalb des Reaktionsgefäßes, abgelassen und dann in einem Vorspeicher-Raum transportiert um abzukühlen.
- – Ein neues frisches, leeres Abfallgefäß wird anstelle des verwendeten Abfallgefäßes durch einen Förderer für die nächste Operation bereitgestellt.
- – Das ausströmende Abgas und die Dämpfe werden durch die Abgasbehandlungseinheit (D) geleitet, wo der Wasserdampf in dem speziell entwickelten Kühler kondensiert wird, während die Gasausströmung durch einen Wäscher und dann durch einen hocheffizienten HEPA-Filter geleitet wird.
- – Der endgültig sterilisierte und verfestigte Abfall wird in feste, mit Metall verstärkte Kunststoffblöcke in Abhängigkeit von der Form des verwendeten Abfallbehälters in unterschiedliche Formen gebracht und ist mit guten mechanischen und chemischen Eigenschaften bereit zur Wiederverwendung oder zur Endlagerung.
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Bezugszeichen:
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- A
- Sammel-/Sortierbehälter
- a1
- Abteilung für organisch/Zelluloseabfall (rot)
- a2
- Abteilung für Kunststoffabfälle (gelb)
- a3
- Abteilung für scharfe Abfälle (schwarz)
- a1.1, a2.1, a3.1
- Obere Öffnungen der Sammel-/Sortierbehälter
- a1.2, a2.2, a3.2
- Seitenöffnungen der Sammel-/Sortierbehälter
- a1.11, a2.11, a3.11
- Obere Deckel der Sammel-/Sortierbehälter
- a1.21, a2.21, a.3.21
- deckt der seitlichen Öffnungen der Sammel-/Sortierbehälter
- a1.3, a2.3, a3.3)
- Taster oder Fußpedale zum Öffnen und Schließen der oberen Abdeckung jeder Abteilung
- a1.31, a2.31, a3.31
- Taster oder Fußpedale zum Öffnen und Schließen der Seitenöffnungen
- a1.4, a2.4 und a3.4
- Plastiksäcke
- a1.5, a2.5, a3.5
- Klammern für die Plastiksäcke
- a1.6, a2.6, a3.6
- Bedienelemente zum Freigeben der Plastiksäcke
- a1.7, a2.7, a3.7
- Sammeltabletts
- a1.8, a2.8, a3.8
- Schweißapparatur
- a1.9, a2.9, a3.9
- Tasten der Schweißapparatur
- a1.10, a2.10, a3.10
- Schiebearme für die Plastiksäcke
- a1.101, a2.101, a3.101
- Drucktasten zur Steuerung der Schiebearme,
- B
- Zuführleitungssystem
- b1, b2, b3
- Senkrechte Zuführleitungen
- b1.1, b2.1, b3.1
- Seitliche Öffnungen der Zuführleitungen
- b1.2, b2.2, b3.2
- Abdeckung der Seitenöffnungen der Zuführleitungen
- b1.3, b2.3, b3.3
- Schredder für verschiedene Arten von Abfällen
- b1.4, b2.4, b3.4
- Auslassöffnungen der Schredder
- C
- Behandlungs-/Verfestigungseinheit
- c1
- Ventil-Einlass in das Reaktorgefäß
- c2
- Sauerstoffquelle
- c3
- Kühlwasseranschluss
- c4
- Mechanisches Rührwerk
- c5
- Auslass für Gase und Dämpfe
- c6
- Schmelzenauslass
- c7
- Heizmantel
- c8
- Heizplatte
- c9
- Magnetisches Rührwerk
- c10
- Temperatursensor
- c11
- Pegelsensor
- c12
- Pumpe
- c15
- Mixtur
- c16
- Schmelze
- c17
- Verarbeitete Schmelze
- c20
- Reaktorgefäß
- D
- Abgasbehandlungseinheit
- d1
- Kohlendioxidsensor
- d2
- Sauerstoffsensor
- d3
- Wasserdampfsensor
- d4
- Gasanalysator
- d5
- Kondensator
- d6
- Sammelgefäß
- d7
- Wäscher
- d8
- Filter
- E
- Förderer
- e1
- Abfallbehälter
- e1.1
- Nivellierungssensor
- e2
- Reservebehälter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6176188 [0007]
- US 5238665 [0008]
- US 5607654 [0008]
- US 5323716 [0009]
- US 5428205 [0009]
- US 5417170 [0009]
- US 5388535 [0009]
- US 5361709 [0009]
- US 5348235 [0010]
- US 5322603 [0011]
- US 5877395 A [0012]
- US 7361303 [0013]
- DE 3926252 C2 [0014]
