JP2006507940A - 廃棄物を化学的に減少させる装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2001年1月24日に出願された米国仮特許出願第60/178,051号の優先権主張出願である。本願は又、1998年10月20日に出願された米国特許出願第09/171,447号(発明の名称:Methods for Treatment and Disposal of Regulated Medical Waste )及び2002年8月20日発行された米国特許第6,437,211号にも関連しており、これら両方の特許文献の記載内容をここに参照により引用する。
発明の技術分野
本発明は、廃棄物の処理分野に関し、特に、廃棄物、例えば感染性廃棄物及び他の有害廃棄物、生物学的有害廃棄物又は放射性廃棄物の蒸解及び衛生的処分のためのシステム及び方法に関する。
多くの施設、例えば病院、種々の健康管理機関、研究機関及び教育機関、食品調理設備等は、相当多くの量の感染性廃棄物、生物学的有害廃棄物又は放射性廃棄物を出す。かかる廃棄物としては、外科的及び病理学的組織、動物の組織、死骸、血液及び他の体液、血液及び患者又は動物の他の潜在的に感染性のある又は危険な体液に触れた処分可能な物質が挙げられる。かかる廃棄物は、米国において州の規則では「規制された医療廃棄物」(RMW)として分類されており、適用される政府規則を厳密に遵守して処分されなければならない。
本発明は、この要望に応えるものである。
本発明の一目的は、加水分解可能な廃棄物を処分する改良型システム、方法及び装置を提供することにある。本発明の関連の目的及び利点は、以下の説明から明らかになろう。
(a)加熱−冷却手段に結合させた閉鎖反応容器12を用意する工程、
(b)廃棄物を閉鎖反応容器12内に受け入れる工程、
(c)前記容器内に受け取った廃棄物の重量を測定し、容器12に結合された重量変換器18により重量出力データを発生させる工程、
(d)システムの動作を制御する工程、この工程は、重量測定変換器18により生じた重量出力データを受け取ってこれを考慮し、容器12の内部に導入される水及び溶剤の適量を求める工程を含む、
(e)容器の内部に導入される水及び溶剤の適量を求めた後、真空を容器のベントに働かさせて臭気を除去し、他方、重量出力データに基づいて水供給源20及び導管20aを介してPLCコントローラによって決定された量の水を容器内部に導入すると共に重量出力データに基づいてPLCコントローラによって決定された量の高アルカリ度溶剤を容器の内部に導入する工程、
(f)容器内部への水及びアルカリ溶液の導入後、容器の内部を加熱手段(蒸気ジャケット30)により第1の所定の温度レベルに加熱する工程、
(g)容器の内容物を混合し又は攪拌して攪拌インゼクタ手段28による溶剤と組織の相互作用を高める工程、
(h)蒸解サイクルの開始時に、ベント34を介して容器の内部を通気し続け、容器内の温度が第1の所定の温度に達すると、ベントを閉じる工程、
(i)容器内部を蒸解サイクル温度に加熱し、その温度を所定時間の間、維持する工程、
(j)蒸解サイクルの稼働後、冷却水を供給源20から加熱手段30に導入することにより容器内部を冷却する工程、
(k)エダクタ40を動作させると共にベント34を開き、それにより真空を生じさせて蒸解後プロセスの残部全体を通じ、臭気ガスを容器内部から除去する工程、
(l)周囲空気を蒸解後プロセスの残部中、容器内部に選択的に導入することにより、エダクタ40により生じた真空を真空バランサ46を介してバランスさせてかかる真空が容器の排出を邪魔しないようにする工程、
(m)ドレン弁41を開いて容器内容物の蒸解した液体部分を排出し、ライン20aを開くことによりスプレーすすぎ洗いを開始させて溶剤溶液の残遺物を容器内部の固形廃棄物の残存物から除去する工程、
(n)スプレーライン20aを開いた状態に保ちながらドレン弁41を閉じてスプレーボール20eを介するスプレーすすぎ洗いを続行し、水ライン20dを開いて容器に蒸解用入れ物60の底部よりも約15cm(6インチ)上まで水を補充し、ポンプ26を再始動して所定時間の間、ループ24を介して固形廃棄物の残存物全体を通じてすすぎ洗い溶液を再循環させて固形廃棄物の残存物の追加のすすぎ洗いを可能にする工程、
(o)ドレン弁41を開いて容器内容物のすすぎ洗い液体部分を排出する工程、
(p)ライン20aを開くことにより別のスプレーすすぎ洗いを開始させて残りの溶剤すすぎ洗い溶液を固形残存物から更に除去する工程、
(q)スプレーライン20aを開いた状態に保ちながらドレン弁41を閉じ、水ライン20dを開いて再び容器に蒸解用入れ物60の底部よりも約15cm(6インチ)上まで水を補充し、ポンプ26を再始動してすすぎ洗い溶液を固形廃棄物の残存物全体中に第2の時間の間、再循環させる工程、
(r)第2のすすぎ洗い溶液を所定温度に加熱し、第2の加熱されたすすぎ洗い容器を所定時間の間循環させて溶液が同伴された蒸解溶液を固形廃棄物の残存物から除去できるようにする工程、
(s)ドレン弁41を開いて第2の加熱されたすすぎ洗い溶液が出ることができるようにする工程、
(t)ドレン弁41を開いた状態に保ちながら、スプレーライン20aを開いて容器内部及び固形廃棄物の残存物の最終すすぎ洗いを行なう工程、
(u)スプレーライン20aを閉じてすすぎ洗いを中断し、容器の液体内容物が出ることができるようにする工程、
(v)最後に、容器の蓋16を開けて廃棄物残存物を主要開口部から除去して衛生埋立地での処分ができるようにし又は固形肥料として利用できるようにする工程を有する。
実施例1
容器に例えば病原体又は有害物質を含む動物の死骸を充填する前に、容器の蓋を閉じて装入量秤を「零点調整」する。次に、蓋を開け、廃棄物を容器に所望の量まで充填する。好ましくは、装入量は、容器の容量の少なくとも20%(重量を基準として)であるが、容器の許容の収容重量以下であることが必要であり、許容収容重量の場合、システムは、稼働せず、過剰の重量を除かなければならない。次に、容器蓋を閉じて固定する。次に、PLCコントローラを起動させ、先ず最初に容器内の廃棄物の重量を測定することにより蒸解プロセスを開始させる。次に、蒸解サイクルを開始させ、それにより水を好ましくは60重量%水と40重量%の組織の比で添加し、アルカリを組織重量を基準として所定の濃度で添加する。かかる濃度は通常、全組織重量の15%〜25%の比で加えられる50重量%のNaOHの溶液に相当している。
システム110は好ましくは、溶剤と部分的に溶解した廃棄物を循環させてこれらを混合する攪拌手段133を更に有する。攪拌手段133は好ましくは、磁気式のものであり、例えば、磁界を容器112内に生じさせ、これを用いて容器112内に配置された1以上の磁気攪拌ロッド137を回転させることができるよう位置決めされた磁気攪拌機135である。磁気攪拌機135を、例えば当業者に容易に分かるホットプレート/攪拌機の組み合わせの状態で加熱器130と機能的に組み合わせるのがよい。磁気攪拌機135が好ましいが、攪拌手段133としては、容器内部114の内容物を混合して攪拌する当業者になじみのある任意の都合のよい攪拌手段が挙げられる。かかる攪拌により、高アルカリ度溶剤と溶解廃棄物の相互作用が高まり、容器内容物が運動状態に維持され、廃棄物が容器112の底部に堆積するのが阻止される。攪拌のもう1つの利点は、蒸解サイクル時間が短縮されることにある。内容物の攪拌は、種々の手段により達成でき、かかる手段としては、容器112に結合された外部機構、例えば容器112を物理的に動かす揺動又は振盪組立体が挙げられる。容器内容物を混合し又は攪拌するかかる変形手段は全て、本発明によって想定されている。
先の実施形態の場合と同様、加水分解可能な廃棄物の化学的減少を効果的且つ迅速に達成するためにはこのように形成された溶剤溶液を加熱することが好ましい。したがって、システム210は好ましくは、容器212に作動的に連結されると共にこれと熱的関係をなして配置された加熱器230を有する。より好ましくは、加熱器230は、容器212の下に延び、しかも容器212と熱的連絡関係にあり又はこの中に挿入されると共に容器内部と直接的な熱的関係にあるバーナ(例えば天然ガスバーナ及びオイルバーナ等)で
ある。バーナは好ましくは、容器内への水及びアルカリ溶剤の導入後、容器内部214を第1の所定の温度レベルに加熱するのに十分な熱エネルギを発生させるようになっている。変形例として、容器212を加熱するのに任意の都合のよい形式の炉又は加熱器230、例えば、先の実施形態で説明した蒸気ジャケット又は当業者に知られている任意他の加熱手段を用いてもよい。
Claims (51)
- 望ましくない物質に制御されたアルカリ加水分解サイクルを施すことにより望ましくない物質を蒸解し又は中和するシステムであって、
(a)望ましくない物質を受け入れ、内部を備えた閉鎖反応容器を形成する手段と、
(b)システムのアルカリ加水分解サイクルを制御する手段と、
(c)前記容器の内部に所定量の水を導入する手段と、
(d)前記容器の内部に所定量のアルカリ化合物を導入して溶剤溶液を形成する手段と、
(e)容器の内部への水及びアルカリ化合物の導入後、望ましくない物質を実質的に完全に加水分解するのに十分な時間をかけて容器の内部を第1の所定温度レベルまで加熱する手段とを有し、
前記工程(d)の実施後における溶剤溶液のpHは、約12〜14であることを特徴とするシステム。 - (f)容器の内容物を混合してアルカリ化合物と望ましくない物質の相互作用を高める手段を更に有することを特徴とする請求項1記載のシステム。
- (g)前記容器の内部を通気し、前記サイクルの開始時には開放状態にあり、前記容器内の温度が第1の所定レベルに達すると、前記制御手段により閉じられるよう動作できる手段と、
(h)冷却剤を前記容器に導入することによりアルカリ加水分解サイクルが稼働した後、容器の内部を冷却する手段と、
(i)真空を前記容器の内部に生じさせる手段と、
(j)サイクル中、周囲空気を容器内部に選択的に導入することにより、前記真空手段によって前記容器の内部に生じた真空を平衡させ、それにより前記システムの作動中、前記容器内に存在している真空が所定レベルを超えるのを阻止する手段と、
(k)スプレーすすぎ洗いを開始させて蒸解溶液を固形残留物からすすぎ洗い落とす手段とを更に有することを特徴とする請求項2記載のシステム。 - (l)前記容器の内部から内容物を排出する手段を更に有し、
前記加熱手段は、前記容器の内部を所定時間かけて第2の所定のサイクル温度に加熱するようになっており、その後、前記冷却手段が、容器内部の温度を第3の所定温度まで低下させ、それにより容器内の内部圧力が約0psiに達するようにし、その後、前記水導入手段が、前記容器の内部をフラッシングし、前記制御手段が、前記通気手段を開き、前記排出手段が、内容物を前記容器内部から所定レベルまで排出させ、その後、容器内部が部分的に満たされるまで水導入手段が引き続き容器内部をフラッシングしている間、前記排出手段が閉じ、その後、最終のすすぎ洗い液を容器内部に吹き付け、排出手段を通して容器の内部に残っている化合物をすすぎ洗い流すことを特徴とする請求項3記載のシステム。 - 前記すすぎ洗い液は、水であることを特徴とする請求項3記載のシステム。
- 前記冷却剤は、水であることを特徴とする請求項3記載のシステム。
- 前記望ましくない物質は、動物の組織、ヒトの組織、動物の死骸、ヒトの死体、病理学的廃棄物又は医療用器具に付着した汚染物質を更に含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 望ましくない物質は、防腐処理剤、毒性汚染要因物、病原体、抗悪性腫瘍薬又は抗菌剤を含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記防腐処理剤は、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド及びフェノールを含むことを特徴とする請求項8記載のシステム。
- 前記アルカリ化合物は、水酸化ナトリウム(NaOH)であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記アルカリ化合物は、水酸化カリウム、酸化カルシウム、水酸化アンモニウム又は水酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記望ましくない物質は、汚染された手術用器具であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記容器の内部の温度をモニタする熱電対手段を更に有することを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記アルカリ化合物及び水導入手段は、導管手段、アルカリ化合物を供給源から導管手段を経て容器に圧送して攪拌手段を通って容器内部に導入するポンプ及びループ温度をモニタする熱電対手段を含むループ供給システムを構成することを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 廃棄物を蒸解し又は中和する方法であって、
(a)高アルカリ度溶剤浴を用意する工程と、
(b)前記廃棄物を前記高アルカリ度溶剤浴中に浸漬する工程と、
(c)前記高アルカリ度溶剤浴及び前記浸漬廃棄物を、前記廃棄物を実質的に蒸解するのに十分な時間をかけて少なくとも約90℃の温度まで加熱する工程とを有し、それにより、生分解性物質及び固形廃棄物から成る混合物を生じさせることを特徴とする方法。 - 前記高アルカリ度溶液のpHは、約12〜約14であることを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記高アルカリ度溶剤は、水と少なくとも1つのアルカリ水酸化物の混合物であることを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記廃棄物は、医療用器具に付着して存在している有機汚染物質であることを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記廃棄物は、動物の死骸であることを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記工程(c)において高アルカリ度溶剤を混合し、循環させ又は攪拌することを特徴とする請求項15記載の方法。
- 廃棄物を減少させる方法であって、
(a)所定量の高アルカリ度溶剤を収容する工程と、
(b)所定量の廃棄物を前記所定量の高アルカリ度溶剤中に浸漬させる工程と、
(c)前記所定量の高アルカリ度溶剤及び前記浸漬廃棄物を、前記廃棄物を実質的に蒸解させるのに十分な時間をかけて少なくとも約90℃の温度に加熱する工程とを有することを特徴とする方法。 - 前記廃棄物は、手術用器具に付着した有機汚染物質であり、前記時間は、前記手術用器具に付着して存在している感染性プリオンを破壊するのに十分であることを特徴とする請求項21記載の方法。
- 加水分解可能な望ましくない物質にアルカリ加水分解サイクルを施すことにより加水分解可能な望ましくない物質を蒸解し又は中和し、従来型衛生的処分又は土壌施用に適した結果物を生じさせる方法であって、
(a)温度制御手段に結合された閉鎖反応容器を用意する工程と、
(b)所定の最大質量値以下の質量の望ましくない物質を前記容器内に受け入れる工程と、
(c)望ましくない物質の質量を考慮し、容器の内部に導入されるべき水及びアルカリ化合物の適当な量を決定する工程を含むシステムの稼働制御工程、
(d)前記工程(c)の実施後、望ましくない物質の質量に基づく量のアルカリ化合物を前記容器の内部に導入する工程と、
(e)前記工程(d)の実施後、望ましくない物質の質量に基づく量の水を前記容器の内部に導入する工程と、
(f)前記工程(d)及び(e)の実施後、安全に処分可能な結果物を生じさせるのに十分な時間をかけて容器内部を第1の温度に加熱する工程とを有し、前記第1の温度は、少なくとも約90℃であることを特徴とする方法。 - (g)前記工程(e)及び(f)の実施中、真空の発生を前記容器のベント内に開始させて容器の充填中廃棄物の臭気を除去する工程と、
(h)前記工程(e)及び(f)の実施中、容器の内容物を混合してアルカリ化合物と望ましくない物質の相互作用を高める工程と、
(i)前記工程(g)の実施後、容器の内部を蒸解サイクルが稼働した後、所定温度まで冷却する工程と、
(j)前記工程(i)の実施後、容器が所定の第2の温度に達し、圧力が約1気圧に達すると、容器の内部を通気する工程と、
(k)前記工程(j)の実施中、真空を前記容器の内部に生じさせて臭気を容器内部の中から除去する工程と、
(l)前記工程(k)の実施中、上記のように作られた真空を平衡させて前記真空が前記容器の排出を妨げないようにする工程と、
(m)前記工程(l)の実施後、前記容器の内容物の液体溶液部分を前記容器の内部から排出する工程と、
(n)前記工程(m)の実施後、前記容器の内部をすすぎ洗いして残存している容器残留物を望ましくない物質の固形残留物から除去する工程とを更に有することを特徴とする請求項23記載の方法。 - (o)前記工程(n)の実施中、前記容器のすすぎ洗い及び部分的補充を続行すると共に固形廃棄残存物全体中ですすぎ洗い溶液を攪拌している間、ドレンを閉鎖する工程と、
(p)前記工程(o)の実施後、すすぎ洗い溶液を所定時間の間、循環させてすすぎ洗い溶液が同伴蒸解溶液を望ましくない物質の固形廃棄残存物から除去できるようにする工程と、
(q)前記工程(p)の実施後、すすぎ洗い溶液を前記容器の内部から排出する工程とを更に有することを特徴とする請求項24記載の方法。 - 前記工程(o)又は前記工程(p)の実施中、すすぎ洗い溶液を加熱する工程を更に有することを特徴とする請求項25記載の方法。
- (r)前記工程(q)の実施後、前記容器の内部の次のすすぎ洗いを実施して固形廃棄物残存物を望ましくない物質から除去する工程と、
(s)前記工程(r)の実施中、結果物としての流出液を従来型手段により処分する工程とを更に有することを特徴とする請求項25記載の方法。 - (t)前記工程(s)の実施後、前記容器を開放し、前記固形廃棄残存物を除去して衛生埋立て処分又は固形肥料として用いる工程を更に有することを特徴とする請求項27記載の方法。
- 前記高アルカリ度溶剤のpHは、少なくとも約13であることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記高アルカリ度溶剤は、水とアルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物の混合物であることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記所定質量の望ましくない物質は、有機汚染要因物が付着した金属製ツールであることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記所定質量の望ましくない物質は、有機物で汚染された手術用器具であることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記所定質量の望ましくない物質は、動物の幾つかの部分であることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記アルカリ化合物及び水は、望ましくない物質の所定最大質量値に基づいて導入されることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記所定の最大質量値は、約5キログラムであることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 前記所定質量の望ましくない物質は、有機リン酸エステルペプチド、神経ガス、硝酸エステル、芳香族ニトロ化合物、化学療法剤、アルキル化薬、抗生物質、植物の毒素、動物の毒素、バクテリアの毒素、非蛋白毒素、動物の毒液、植物のカテコール及びポリフェノールから選択されることを特徴とする請求項23記載の方法。
- 廃棄物を蒸解し又は中和する方法であって、前記廃棄物は、有害又は生物学的有害薬剤又は病原菌を含む規制された医療廃棄物を含み、前記病原菌は、加水分解可能な物質から成り、
(a)高アルカリ度溶剤を用意する工程と、
(b)前記廃棄物を前記高アルカリ度溶剤中に浸漬する工程と、
(c)前記高アルカリ度溶剤及び前記浸漬廃棄物を、前記加水分解可能な物質を蒸解するのに十分な時間をかけて少なくとも90℃の温度まで加熱する工程とを有し、
それにより、無毒の生分解性物質を含むと共に前記病原菌の無い滅菌固形廃棄物を含有した滅菌溶液を生じさせることを特徴とする方法。 - 廃棄物は、金属製器具に付着存在し、滅菌溶液は、感染性プリオンを含んでいないことを特徴とする請求項37記載の方法。
- 廃棄物を化学的に減少させる装置であって、
温度を持つ実質的に耐アルカリ性の容器と、
容器と熱的連絡関係にある加熱器と、
実質的に耐アルカリ性容器の内容物を攪拌する攪拌手段と、
容器に作動的に連結された水入口弁と、
容器に作動的に連結された水出口弁と、
実質的に耐アルカリ性の容器の温度を測定するよう配置された温度センサと、
加熱器、磁気攪拌機、水入口弁、水出口弁及び温度センサに電気的連絡関係をなして接続された電子コントローラとを有し、
電子コントローラは、実質的に耐アルカリ性の容器の温度を実質的に所定値に維持するようになっていることを特徴とする装置。 - 前記実質的に耐アルカリ性の容器内に入れられた高アルカリ度溶剤浴を更に有することを特徴とする請求項39記載の装置。
- 実質的に耐アルカリ性容器及び高アルカリ度溶剤浴は、約97℃の温度に維持されることを特徴とする請求項40記載の装置。
- 実質的に耐アルカリ性容器及び高アルカリ度溶剤浴は、100℃の最高温度以下に維持されることを特徴とする請求項40記載の装置。
- 実質的に耐アルカリ性の容器の最大装入容量は、約5キログラムであることを特徴とする請求項39記載の装置。
- 実質的に耐アルカリ性の容器に作動的に連結されると共に電子コントローラに電気的に接続された重量センサを更に有し、電子コントローラは、実質的に耐アルカリ性の容器の重量が、所定最大値を超えると、加熱器及び磁気攪拌機を動作不能にするようになっていることを特徴とする請求項43記載の装置。
- 耐アルカリ性容器内から延びていて、収納された有機物の化学的減少中に生じたガスを除去できる通気導管と、前記容器内に作動的に連結されていて、冷却剤を前記容器に導入する冷却剤弁とを更に有することを特徴とする請求項39記載の装置。
- 加熱器は、電気式であることを特徴とする請求項39記載の装置。
- 攪拌手段は、前記容器内に配置されるようになった実質的に耐アルカリ性の磁気攪拌ロッドと、前記容器内に配置された磁気攪拌ロッドをスピンさせることができる回転磁界を前記容器内に生じさせるようになった磁気攪拌機とを更に有すること特徴とする請求項39記載の装置。
- 廃棄物を化学的に減少させる装置であって、
実質的に耐アルカリ性の容器と、
容器に作動的に連結された加熱器と、
容器内に形成された流体入口と、
容器内に形成された流体出口と、
容器内に配置された温度センサと、
加熱器、流体入口、流体出口及び温度センサと電気的連絡関係にある電子コントローラと、
容器内に嵌まるよう寸法決めされた実質的に耐アルカリ性のバスケットとを有し、
電子コントローラは、前記容器内に約97℃の最高作業温度を維持するようになっていることを特徴とする装置。 - 前記容器は、最高約3000ポンド(1360.77kg)までの廃棄物を収容するようになっていることを特徴とする請求項48記載の装置。
- 前記容器は、最高約2000ポンド(907.18kg)までの廃棄物を収容するようになっていることを特徴とする請求項48記載の装置。
- 前記容器は、最高約1000ポンド(453.59kg)までの廃棄物を収容するようになっていることを特徴とする請求項48記載の装置。
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