JP2018501080A - 感染性廃棄物処分 - Google Patents

Abstract

医療廃棄物を有用な副産物に転換する前に、潜在的な空中感染性廃棄物を除去するために、部分的に処理された廃棄物を酸化装置に供給する、医療廃棄物を対処および破砕するサブシステムを用いた、感染性廃棄物を処理するためのシステムが提供される。医療廃棄物は、その転換エレメントとして嫌気性、陰圧、または炭化システムを備えるシステム内で、炭化水素系の気体、炭化水素系の液体、炭化材料、および回収された貴金属および希土類材料を含む付加価値産物に転換される。価値のある産物の生産のための供給原料として医療廃棄物を用いて、経済的に実行可能であり、環境的により信頼性のある、医療廃棄物処理の伝統的な方法に対する代替が実現される。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１５年１月１２日に出願された米国仮出願第６２／１０２，２５８の優先権の利益を主張するものであり；その内容は参照により本明細書中に援用される。

［本発明の分野］
本発明は概して、感染性廃棄物を処理するためのシステムに関し；具体的には、その転換エレメントとして嫌気性、陰圧、または炭化システムを備えるシステム内で、医療廃棄物を、炭化水素系の気体、炭化水素系の液体、貴金属、希土類、および炭化材料を含む有用な副産物に転換する前に、潜在的な空中感染性廃棄物を除去するために、内蔵式酸化装置を用いて医療廃棄物を対処および破砕するサブシステムに関する。

感染性医療廃棄物は、人間または動物の研究、診断、治療、または免疫化において産生され、疾患を引き起こし得る微生物により汚染されているか、または汚染されている可能性がある。感染性医療廃棄物は、微生物および生物学的製剤の培養物およびストック；血液および血液産物；病理学的廃棄物；放射線造影剤、注射針；動物の死体、体の部位、寝床および関連する廃棄物；単離廃棄物；流出除去から生じる任意の残渣；および、感染性医療廃棄物と混合またはそれにより汚染された任意の廃棄物のようなものを含む。感染性医療廃棄物を産生する施設は、病院、医院、歯科医師、診療所、実験室、研究施設、獣医、救急隊、および救急医療サービス提供者などを含む。感染性医療廃棄物は、在宅看護提供者および家で注射を受ける糖尿病患者のような個人によって、家でさえ産生される。

感染性医療廃棄物が処分され得る前に、廃棄物は滅菌されなければならない。伝統的な滅菌方法は：焼却；蒸気処理またはオートクレーブを含み；液体廃棄物は、承認された汚水きょ内で処分され得る。開発されているより最近の方法は、マイクロ波照射および様々な薬品洗浄の使用を含む。

廃棄物を負債から資産に転換することは、世界的優先度が高い。現在用いられている技術は、使用可能量の熱の産生を伴う炭素質廃棄物の処分のための焼却に依存する一方で、ガス状および微粒子の汚染物質が環境に入り込むのを制限するためのスクラバーおよび他の汚染制御を必要とする。従来の焼却炉と関連する不完全な燃焼および法的規制に従った運営の複雑性は、他の点では処理により価値を有する廃棄物が、むしろ、埋立地または焼却オフサイトに、かなり高額で送られることをしばしば意味する。医療廃棄物は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む相当量の合成ポリマーを含むことが多いので、医療廃棄物の焼却は、塩素、ＣｌＯ_ｘ、ＳＯ_ｘ、およびＮＯ_ｘ大気汚染物質の放出を伴うことが多く、放出ガスから除去されなければならない。焼却に対する代替は、廃棄物の流れからの副産物の価値よりも、設計および操作の複雑性が勝るために、成功が制限されている。したがって、感染性廃棄物を処分する既存の方法は、伝統的な処分方法の置き換えを正当化するエネルギーまたは使用可能な副産物を作り出さない。

感染性廃棄物の処理および処分における多くの進展が存在しているが、環境も保護しながら処理された廃棄物からの経済的利益を最大限にする感染性廃棄物の安全な処理のためのシステムおよび方法に関する必要性がまだ存在している。

感染性廃棄物を処理するためのシステムは、密封された囲いの外側から粉砕機へ動く感染性廃棄物を供給するベルトコンベヤにより供給される粉砕機を収容する、密封された囲いを備える。粉砕機は、廃棄物を受け入れるためのホッパーおよび破砕された廃棄材料が蓄積して供給コンベヤに運ばれるプロセスエアロックをさらに備える。ゴム引き外側フラップは、コンテナ詰めおよび袋詰めされた廃棄物がベルトコンベヤを介して密封された囲いに入るのを可能にする。密封された囲いは、陰圧で維持され得る。フードおよび密封された囲いと流体連通している熱酸化装置は、密封された囲いからの任意の空中感染性物質およびフードにより集められた任意の空中感染性廃棄物を破壊する作用がある。熱酸化装置は、従来の蒸気ボイラーまたは電気タービン発生器（または代替的に、従来または新規のレシプロ式エンジン駆動発生器）を操作する有機ランキンサイクルのストラテジーのいずれかの使用によって熱を変換するために再循環される反応産生型の炭化過程ガスと天然ガスとの混合物に対して作動し得る。供給コンベヤは、粉砕された材料を粉砕機から炭化装置へ運ぶ。

本発明とみなされる要旨は、明細書の結末の特許請求の範囲に具体的に指摘されて明白に請求されている。本発明の前述および他の目的、特徴、および利点は、付随する図面とともに得られる以下の詳細な説明から明らかである。

本発明の一実施態様に係る、感染性廃棄物の処理システムのブロック図である。 本発明の一実施態様に係る、カプセル型の破砕および感染性物質漏出予防サブシステムを示す側断面図である。 本発明の実施態様での使用に適合された、酸化装置である。 本発明の一実施態様に係る、上部ロード型の感染性廃棄物の処理システムのブロック図である。

本発明は、感染性廃棄物を処理するためのシステムとして有用性がある。医療廃棄物を有用な副産物に転換する前に、潜在的な空中感染性廃棄物を除去するために、部分的に処理された廃棄物を酸化装置に供給する、医療廃棄物を対処および破砕するサブシステムを備えることにより、従来技術の前述の制限が克服される。本発明によれば、医療廃棄物は、その転換エレメントとして嫌気性、陰圧、または炭化システムを備えるシステム内で、炭化水素系の気体、炭化水素系の液体、炭化材料、および、回収された貴金属および希土類材料を含む付加価値産物に転換される。価値のある産物の生産のための供給原料として医療廃棄物を用いて、本発明は、経済的に実行可能かつ環境的により信頼性のある、医療廃棄物処理の伝統的な方法の代替を提供する。

ここで図面を参照して、本発明の感染性廃棄物システムの実施態様が説明される。図１は、本発明の一実施態様に係る感染性廃棄物の処理システム１００のブロック図である。カプセル型の破砕および感染性物質漏出予防サブシステム１０４は、陰圧密封された環境内に粉砕機を取り囲み、それは、破砕操作中に残渣および汚染物質が環境中に漏れるのを抑制するように作用する。感染性廃棄物は、ベルトコンベヤ１０２を介してサブシステム１０４にロードされる。ベルトコンベヤ１０２は、袋または容器内の感染性または汚染廃棄物を、サブシステム１０４に導く。酸化装置１３０は、サブシステム１０４の上部でフード１２８を通して存在する任意の空中感染性物質を破壊する。

本明細書において用いられる酸化装置は、熱酸化装置および触媒酸化装置も備えるように定義され；そのようなシステムは市販されており、幅広く用いられている。

供給コンベヤ１２６は、粉砕された材料をサブシステム１０４から炭化装置１４２へ運ぶ。また、供給コンベヤ１２６は、オーガ、シャトルビン、および、粉砕された材料を輸送するための他の従来のデバイスも備えることが理解されよう。

図２は、カプセル型の破砕および感染性物質漏出予防サブシステム１０４を示す側断面図である。点線は、粉砕機１１６を取り囲む格納壁１０６を示す。サブシステム１０４の囲いは、通気口１１４中ならびに外側フラップ１０８中へ、矢印により示されるように、空気を吸い込むように（空気を排出するのとは反対に）陰圧で維持されて、格納された廃棄物が、ベルトコンベヤ１０２、および、供給コンベヤ１２６およびサービスドア１１２などの他の開口部を介してサブシステム１０４に入るのを可能にする。外側フラップ１０８は、ゴム引き材料、ポリマーシート、ならびに金属で容易に形成される。サービスドア１１２は、一部の本発明の実施態様において、サービス労働者が囲いに入るのを可能にするように提供される。サービス員は、保護服およびフィルターマスクを身に着けることが要求され得ることが理解されよう。特定の実施態様では、サービスドア１１２は、二重のドアエアロックであり得て、一度に空いていているのは１つのドアのみであり、汚染物質が環境中に漏れるのを最小限にする。さらに他の実施態様では、エアハンドリングシステムは、サービスドア１１２の開放中の操作を修正して、開放中に陰圧を維持して、潜在的病原体が空中に漏れるのを抑止する。ホッパーフラップ１１０は、コンテナ詰めされた廃棄物が粉砕機１１６のホッパー１１８に入るのを可能にするように作用して、一方で、ベルトコンベヤ１０２の周りのシールとしても作用する。ホッパーフラップ１１０は、ゴム引き材料、ポリマーシート、ならびに金属で容易に形成される。ホッパー１１８の底では、１つまたは複数のモーター１２０により駆動されるオーガ１２２が廃棄物を粉砕する。一実施態様では、モーター１２０は、可変周波数駆動（ＶＦＤ）モーターであり得る。粉砕された材料は、材料を供給コンベヤ１２６へ供給するプロセスエアロック１２５内に蓄積される。プロセスエアロック１２５およびホッパー１１８内の材料のレベルおよび存在は、センサー１２４により制御される。特定の実施態様では、センサー１２４は、全通ビームセンサー（ＴＢＳ）である。供給コンベヤ１２６は、プロセスエアロック１２５に対して密封されて、粉砕された材料をサブシステム１０４から炭化装置１４２へ輸送する。フード１２８は、酸化装置（ＴＯ）１３０中へ導くために空中汚染物質を集める。

図３は、サブシステム１０４の格納ルームのためのヒューム焼却炉として作用する、本発明の実施態様での使用に適合された、酸化装置１３０のブロック図である。大粒子スクリーナー１３２は、空中汚染物質の排気流から粒子をフィルター除去する。フィルター差動センサーを用いて、フィルターが詰まって交換が必要なときを検出し得る。送風機１３４は、排気流を吸引して、排気流を燃焼管１３８中へ吹き込む。ガス供給１３６は、燃焼管１３８内のバーナーのために燃料を供給する。特定の実施態様では、酸化装置１３０は、従来の蒸気ボイラーまたは電気タービン発生器（または代替的に、レシプロ式エンジン駆動発生器）を操作する有機ランキンサイクルのストラテジーのいずれかの使用によって熱を変換するために再循環される反応産生型の炭化過程ガスと天然ガスとの混合物に対して作動して、動力を産生するために必要な熱を産生して、一方でまた、炭化装置１４２における炭化プロセスも作動させる。この熱捕捉は、水を加熱するために用いられるよりも多くの廃熱を産生して、タービンまたは蒸気レシプロ式エンジンのための蒸気を産生する。この熱は、一部の本発明の実施態様では、供給原料の予熱または他のより大きなプロセス目的のために用いられる。前処理加熱システムは、水蒸気を減らしかつ全般的なシステム収率を改善するために、反応チューブに入る前に供給原料の材料を予熱する。屋根排気筒１４０は、浄化された排気を環境に放出する。

廃棄物をバイオガス；バイオオイル；炭化材料；非有機灰分に転換するための、炭化装置１４２としての嫌気的な熱変換プロセスのための器具は、米国特許８，８０１，９０４に詳述されて；その内容は参照により本明細書中に援用される。

図４は、医療および感染性廃棄物を例示的に含む廃棄物供給原料から使用可能な産物を処理および回収するための、粉砕機供給システム２００のブロック図を示し、ここで、炭化装置１４２は、前述の図面に関して説明したものである。供給システム２００は、コンベヤ２０４を用いて、廃棄物の容器２０２を粉砕前エアロックトンネル２１０の中へ、およびそれを通して、および粉砕供給ホッパー２１６の中に、供給および輸送する。粉砕前エアロックトンネル２１０は、粉砕供給ホッパー２１６に対する気密の開閉の入口弁（ドア）２０６および出口弁（ドア）２１２を備える。粉砕前エアロックトンネル２１０は、弁２０８において投入された窒素を有して、エアロックトンネル２１０内に不活性雰囲気を与え得る。特定の実施態様では、廃棄物は、湿式スクラバー２１４により処理され得る。ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む相当量の合成ポリマーを含む医療廃棄物は、焼却されると、塩素、ＣｌＯ_ｘ、ＳＯ_ｘ、およびＮＯ_ｘ大気汚染物質の放出をしばしば伴い、それは、空気汚染を制限するために好ましくは放出ガスから除去される。湿式スクラバー２１４は、塩素ガスとの反応を促進して、生じる塩酸（ＨＣｌ）産物を産出する。ＨＣｌおよび本発明のシステムの操作において産生される他の副産物に起因する腐食に耐えるために、システムのコンポーネントは、固体−溶液−強化された、一般にニッケルおよびクロム／コバルトに富んだ高温耐食合金で容易に形成され、主要成分として３７Ｎｉ−２９Ｃｏ−２８Ｃｒ−２Ｆｅ−２．７５Ｓｉ−０．５Ｍｎ−０．５Ｔｉ−０．０５Ｃ−１Ｗ−１Ｍｏ−１Ｃｂ、Ｓ１３Ｃｒ、３１６Ｌ（Ｓ３１６０３）、２２Ｃｒデュプレックス、２５Ｃｒデュプレックス、２８（Ｎ０８０２８）、８２５（Ｎ０８８２５）、２５５０（Ｎ０６９７５）、６２５（Ｎ０６６２５）Ｃ−２７６（Ｎ１０２７６）を例示的に含み、括弧内は、特定の合金に関するＵＮＳ番号に対応する。これらの合金はＨＣｌの作用に対して耐性であり、湿式スクラバー２１４、粉砕供給ホッパー２１６、粉砕機２１８、および、腐食性のＨＣｌおよび塩素と接触し得るシステム２００の他のコンポーネント、例えば、密封された囲い、粉砕機、ベルトコンベヤ、酸化装置、または供給コンベヤの、１つまたは複数の構成において用いられ得る。

図４について続いて、粉砕機２１８は、全ての粉砕された廃棄物材料および液体が、粉砕後エアロック２２２を用いて廃棄物を測定して炭化装置１４２中へ直接分配する収集ホッパー２２０中へ粉砕機２１８の底を出るように搭載された、２または４個のシャフト粉砕機であり得る。例えば医療画像と関連する貴金属および希土類材料は、炭素産物を焼き払って二酸化炭素および生じる金属材料を得ることにより取得され得ることが理解される。例えば、放射線学の手順に用いられる造影剤は、貴金属および希土類の供給源である。エアロックトンネルからの気体は、酸素センサー２２６を用いて管理されて、および漏出微粒子は、高性能（ＨＥＰＡ）フィルター２２８を用いて濾過されて、送風機２３０により、熱酸化装置を例示的に含む酸化装置へ排出される。

当業者が前述の詳細な説明および図面および特許請求の範囲から理解するように、以下の特許請求の範囲において定義される本発明の範囲を逸脱せずに、本発明の好ましい実施態様に対して改変および変更をすることができる。

Claims (16)

1. 感染性廃棄物を処理するためのシステムであって、
   前記システムは：
   密封された囲い；
   前記の密封された囲い内の粉砕機；
   前記廃棄物を供給するためのベルトコンベヤ（前記ベルトコンベヤは、前記の密封された囲いの外側から前記粉砕機へ動く）；
   前記の密封された囲いからの空中感染性物質を破壊するのに適した、前記の密封された囲いと流体連通した酸化装置；および
   粉砕された材料を前記粉砕機から炭化装置へ運ぶための供給コンベヤ、
   を備える、
   システム。
2. 請求項１のシステムであって、
   前記の密封された囲いは、陰圧で維持される、
   システム。
3. 請求項１のシステムであって、
   コンテナ詰めおよび袋詰めされた廃棄物が、前記ベルトコンベヤを介して前記の密封された囲いに入るのを可能にする、ゴム引き外側フラップをさらに備える、
   システム。
4. 請求項１から３のいずれか一項のシステムであって、
   前記の密封された囲いは、前記の熱酸化装置中へ導くために前記の空中汚染物質を集めるフードをさらに備える、
   システム。
5. 請求項１から３のいずれか一項のシステムであって、
   前記酸化装置は、大粒子スクリーナーをさらに備える、
   システム。
6. 請求項１から３のいずれか一項のシステムであって、
   前記酸化装置は、燃焼管の中に前記の空中感染性物質を吸い込むための送風機をさらに備える、
   システム。
7. 請求項１から３のいずれか一項のシステムであって、
   浄化された排気を環境に排出するための屋根排気筒をさらに備える、
   システム。
8. 請求項１から３のいずれか一項のシステムであって、
   前記酸化装置は、熱酸化装置である、
   システム。
9. 請求項１のシステムであって、
   前記の酸化装置は、燃焼管内のバーナーに燃料を供給するガス供給をさらに備える、
   システム。
10. 請求項９のシステムであって、
    前記酸化装置は、蒸気ボイラー、有機ランキンサイクル、またはそれらの組み合わせの使用によって熱を変換するために再循環される反応産生型の炭化過程ガスと天然ガスとの混合物に対して作動する、
    システム。
11. 請求項１のシステムであって、
    前記粉砕機は、廃棄物を受け入れるためのホッパー、および、破砕された廃棄材料が蓄積して前記供給コンベヤに運ばれるプロセスエアロックをさらに備える、
    システム。
12. 請求項１１のシステムであって、蓄積した廃棄物および破砕された廃棄物のレベルおよび存在が、１つまたは複数のセンサーを介して制御される、
    システム。
13. 請求項１２のシステムであって、
    前記の１つまたは複数のセンサーは、全通ビームセンサーである、
    システム。
14. 請求項１、２、３、９、１０、１１、１２、または１３のいずれか一項のシステムであって、
    前記の密封された囲いと流体連通した湿式スクラバーをさらに備える、
    システム。
15. 請求項１、２、３、９、１０、１１、１２、または１３のいずれか一項のシステムであって、
    前記の密封された囲い、前記粉砕機、前記ベルトコンベヤ、前記酸化装置、または前記供給コンベヤの１つまたは複数は、クロム、コバルトとニッケルの組み合わせ、またはそれらの組み合わせからなる耐食合金で主に形成される、
    システム。
16. 医療廃棄物を炭化する方法であって、
    請求項１、２、３、９、１０、１１、１２、または１３のいずれか一項のシステムの操作を含む、
    方法。