TW201302331A - 廢棄物之處理系統與方法 - Google Patents

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Abstract

一種廢棄物之臭氧處理系統，其包含一槽體以容置廢棄物、臭氧水與臭氧氣體。該系統更包含耦合至該槽體之一泵，以自槽體接收廢棄物與臭氧水而形成漿體。該泵包含一切割器裝置，用以經由切割而減少漿體的顆粒尺寸。此外，該系統包含一循環迴路，其係耦合在槽體與泵之間，以自泵接收漿體，並使漿體再循環至槽體中，直到漿體被殺菌為止。同時也揭露了一種廢棄物之臭氧殺菌方法。

Description

廢棄物之處理系統與方法
本發明概與用於處理廢棄物之系統和方法有關，且更特別是關於不僅可對如醫療(也稱為「紅袋」)、食品、拋棄式尿片、以及其他類型廢棄物之廢棄物進行滅菌或較佳地進行殺菌、也可對這類廢棄物進行減量以及處置水溶性聚合物或纖維性廢棄物之系統與方法。
由於社會與環境關注已著重在目前處理廢棄物以行處置之傳統程序，廢棄物管理在二十世紀後段是非常重要的產業。這些傳統廢棄物處置程序包括焚化、海洋傾棄、以及陸地掩埋。然而，這些程序係各有其明顯的社會與環境缺點以及法規限制。
焚化會引起反對是因為其伴隨了對大氣與周圍場所的化學性與粒狀物污染。此外，這些污染物會由風力而長距離傳輸，而使環境衝擊範圍延伸超過了焚化爐的直接場所。在海洋中之廢棄物處置也受反對，因為其對於海洋生命與海岸產生不良的環境衝擊。陸地掩埋則因其伴隨之空間需求、不良氣味、地面水污染與可能產生有害物質(因混合與掩埋物互相作用)而遭反對。
空間需求在市鎮中心係特別普遍，人口成長在該處係已經產生而於郊區延伸至市鎮中心外部的位置，迫使在某些例子中需遷移現有掩埋場的位置，並在所服務之中心遠處位置產生耗費成本之新掩埋場。舉例而言，拋棄型尿片係已被發現是都市廢棄物處置的一個漸進問題。
此外，廢棄物處置問題係鑑於處置之廢棄物類型而 產生。舉例而言，對於生物與醫療廢棄物之處置係需要特別謹慎，因為需考量到避免傳染疾病的產生及/或散佈。其他考量則在於因極尖銳的醫療用品(例如針頭、刀具與破裂的玻璃容器)會割傷或割破接觸廢棄物之人員與動物的皮膚，因此存在有生理性傷害與生物污染兩種風險。基於這些理由，這類廢棄物一般係經熱處理或化學處理，並掩埋於專用的醫療廢棄處理設施中，此處理應使廢棄物呈生物中性或惰性。
殺菌一般係以各種規定之化學物質與非燃燒之熱處理程序以及焚化或自動加壓中任一者而進行。自動加壓係使廢棄物暴露於高達250℉(121℃)、每平方英吋15磅(PSI)的壓力下達15至40分鐘。雖然在乾燥空氣與蒸氣環境中都可以進行殺菌，但一般係以蒸氣加壓方式為優選，因為其滲透能力較高(對於「軟質」廢棄物(例如紡織物與紗布)之殺菌係尤為重要)、以及其經本質變異而具致命性之故。使用較長的週期來確保重質、可流體吸收之負載的蒸氣滲透性。藉由增加溫度與壓力係可對某些廢棄物進行較快速的處理。然而，蒸氣加壓無法減少廢棄物尺寸，其一個明顯缺點為無法確保完全滲透廢棄物以及其對水蒸氣內所含熱量之暴露。其他缺點包括自動加壓(蒸氣式與乾燥式兩種)傾向於形成分層，且會捕捉相對冷空氣成為氣穴，因而阻礙殺菌。此外，在量或質上都未能對廢棄物進行減量，甚至在某些情況中(亦即紡織物與紗布)還會因吸收水蒸氣而增加質量，因而使上述廢棄物處置問題更惡化。
自動加壓的一種廣泛替代方式為化學殺菌。化學殺菌一般係使廢棄物暴露於一抗菌溶液(例如液體氯)中達預定時間間隔；然而，使用化學殺菌劑會因氯與其他抗 菌溶液的毒性之故而產生廢棄物處理後液體的處置問題。
鑑於前述說明，迫切的社會需求不只在於對所產生之廢棄物進行減量，也需要更有效、更充分地處理廢棄物，使其對環境衝擊降至最低。在有廢棄物大量產生的情形下(例如發生於醫院、臨床實驗室、研究機構、看護中心、餐廳等)，即特別有此需求。
雖已致力於減少廢棄物產生，但僅這些努力並無法消除各種與廢棄物處置有關的問題，特別是在醫療與牙醫領域中，單次病人使用(亦即，非可重複使用)之手術器械係已因肝炎病毒與HIV之家族散播之考量而需被大量收集。
此外，也需要提供以較低的環境及經濟成本來處理廢棄物的系統與方法。
因此，本發明的一個目的在於提供一種用於殺菌醫療廢棄物與其他形式之廢棄物的系統與方法。本發明之另一目的在於當廢棄物為大量(bulk)類型時可減少處置之廢棄物固體的體積。本發明之又一目的係在於提供一種處理水溶性聚合物或纖維性廢棄物的系統與方法。
根據一具體實施例，一種廢棄物處置系統及/或方法係用以最佳地殺菌廢棄物並減少廢棄物固體的體積，藉此簡化廢棄物處置之程序並減少掩埋場中的處置空間需求。本發明之具體實施例係特別有利於用來處理聚集形式的大量醫療廢棄物或「紅袋(red-bagged)」醫療廢棄物、以及非聚集之醫療廢棄物，其原理係可等同地應用於其他類型廢棄物之處理，包括被污染之液體廢棄物以 及例如餐廳與所謂的「速食」企業營運所產生之食品廢棄物等項目。
根據另一具體實施例，該系統及/或方法也可用於處理拋棄型尿片。在此一後續考量中，根據本文所教示之廢棄物處理係可大量減少廢棄物固體的有機含量，藉此減少囓齒類動物與其他有害生物侵襲(與食品廢棄物處置有關)，以及對於在餐廳現場的廢棄物清運之容量需求(亦即「大型垃圾裝卸卡車」(dumpsters))。或者是，本發明之原理係可應用於水溶性聚合物或纖維性廢棄物的處置，藉此處理而導致廢棄物溶出。
根據另一具體實施例，提供了一種封閉的廢棄物處理系統，其係可用於藉由廢棄物殺菌程序而進行廢棄物的生物中和處理。可視需要設置臭氧系統，其可經由適當閥體裝置而操作以傳送臭氧氣體、臭氧水、及/或其他適當的臭氧及/或殺菌流體至一處理槽(也稱為一去污腔室)，以於被抽送至在處理槽體下游處的匣體/匣體/離解器泵(也稱為一廢棄物處理切碎/泵送裝置)時與廢棄物混合。或者是，也可直接在處理槽內產生臭氧水，其中水及/或流體係可由一供應線路(例如熱或冷水線路)所供應，而臭氧係可從臭氧產生器所供應。在一具體實施例中，臭氧流體是水，然而，本發明之原理也可應用於其他流體。
根據一具體實施例，從泵的輸出係被導至處理槽，且可以連續方式在一封閉回路中循環其間，在循環時間中廢棄物固體係藉由匣體/匣體/離解器泵而加以研磨為連續細化顆粒，並與處理槽內循環的臭氧流體混合。
根據另一具體實施例，廢棄物與流體混合物係經氧化達臭氧濃度範圍為5-50%、處理槽內溫度約為85℉至 約165℉，且被引導至一高處理量之匣體/匣體/離解器泵，其可研磨廢棄物以進一步對其減量，並將流體與所含研磨廢棄物返送為處理槽進行持續處理。流體與所含廢棄物係藉由匣體/匣體/離解器泵而係被連續處理且進行循環，並在一封閉迴路(從處理槽延伸至匣體/匣體/離解器泵並回到處理槽)內氧化至所需處理濃度達一預定時間間隔，以確保處理至一所需之生物中和處理程度。
根據另一具體實施例，該系統之操作係受各種感測器所監控，感測器具有對適當控制設備之適當輸出，以確保廢棄物處理是以故障保安(fail-safe)的方式進行。可視需要提出記錄，其以時間、濃度與溫度之函數方式詳細記錄系統的運作。經處理的廢棄物可視需要而進行過濾，以分離出超出可由適當脫水設備進行固體乾燥之預定尺寸的固體。經處理之廢棄物固體可視需要而由適當的緊實設備進行緊實處理，以進一步減少廢棄物的體積。處理流體與液體廢棄物的混合物係可流通至一衛生污水道中處置，以符合都市處理要求。在一另一具體實施例中，在處理後可收集一部分的處理流體與液體廢棄物，並使其在冷卻前返回去污腔室中，以用於處理另一廢棄物處理週期，藉此進一步降低廢棄物產量與廢棄物處理系統之能量需求。
以下將詳細說明本發明的各個具體實施例。雖然討論特定的具體實施例，但應知其僅為描述目的而進行。在描述及說明具體實施例時，係為求清晰而使用了特定術語，然所揭露之具體實施例並不限於所選用的特定術 語。相關領域之技術人士會認同也可使用其他構件與配置，其皆不背離具體實施例的真實精神與範疇。應瞭解每一特定元件都包含了以類似方式運作以完成類似目的之所有技術上的等效例。因此，本文所述之實例與具體實施例並非限制實例。
一般而言，用語「消毒(disinfection)」與其變化型係指破壞致病性微組織或其毒性或載體，用語「殺菌(sterilization)」與其變化型係指破壞所有生存的微組織及其孢子，藉此使經處理之物質不具所有生命體。基於本發明之目的，「離解」是指在廢棄物浸沒在一臭氧液體中時切割及切碎廢棄物。
臭氧是氧的化學活性自由基物種，其一般係由空氣或純氧之離子化而產生。臭氧包含消毒特性，且在某些應用中可作為殺菌劑之用。臭氧是非常安全且證實受到美國食品藥物管理局認可用於食物製品處理。與傳統消毒化學物質不同，臭氧並不會形成對環境有害或對動物與人類有毒的有害的消毒副產物。一旦臭氧與物質在水中或空氣中完全反應，過剩的氣體即快速分解為正常的氧且被重新吸收至大氣中。市售臭氧產生器係可直接用於且經濟地產生大量臭氧。
下文所述之根據本發明之各個具體實施例的廢棄物處理系統及方法係包含於如美國專利5,277,869(Glazer等人)、5,427,737(Glazer等人)、以及5,582,793(Glazer等人)中所說明描述者的類似方式；然而，以發現藉由以本文所述方式來使用臭氧，係可免除使用熱水、蒸氣與煮沸元件。這不僅可降低製造這類系統的整體成本，也可降低程序中所使用的水量與電量，並藉此降低操作成本。本發明的其他好處包含了不再需要 ASME-認證之槽體，藉此避免與ASME-認證之加壓系統架構有關的複雜度與花費，因不用熱水、蒸氣、與煮沸元件而省去了不需要的構件，因循環時間短而有較大處理量，以及僅需較小的佔用面積而使其不僅易於製造、運送上更輕、也可提供根據本發明之可攜式系統的具體實施例。
現參閱圖式，第一圖說明根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統(ozone sterilization system，OSS)100的系統圖式。在第一圖中，規範之醫療廢棄物(regulated medical waste，RMW)10係經裝袋或封裝與調整大小，被放置在處理槽12內進行殺菌。這類廢棄物實際上可具有任何無毒性的無機或有機材料之形式，例如醫療廢棄物、食品廢棄物、橡膠、塑膠等，只要是需要殺菌、或視需要經由殺菌而進行生物中和處理(亦即使其呈生物惰性或不具生命組織體)者。舉非限制實例而言，醫療廢棄物包含了例如針頭、手術刀具與刀片、套針、夾鉗、玻璃容器、紗布與繃帶、手術用手套與手術衣、以及接觸內部體液(例如血液、淋巴液、精液與陰道流體)的各種其他設施與物品，也包含含有此類廢棄物之尖銳容器。醫療廢棄物也可包含，例如小型研究動物、動物層理、塑膠動物籠體、動物與人類病理廢棄物以及蛋白胚胎。廢棄物殺菌較佳的例子為例如在存有細菌、病毒及/或孢子的某些醫療廢棄物類型中，在這些情況中，與廢棄物相關之所有生存組織體都必須在處置之前被破壞。
RMW 10放置在處理槽12內的量應為具有適當大小，例如介於75磅至200磅的廢棄物。一旦負載，處理槽12的槽門墊片14(見第二圖)即經拭淨，且處理 槽12的槽門16即被關閉並鎖上。
臭氧系統18係經由供應線路20而連接至處理槽12。臭氧系統18係注射臭氧水以及臭氧氧體至處理槽12中，以混合RMW 10。臭氧水可從熱或冷水自來水產生。臭氧水與RMW 10之結合係稱為「漿體」。
在標準溫度壓力下，臭氧在水中的溶解度係比氧大了約13倍，其係從形成開始就直接分解為氧。在需臭氧雜質的存在下(亦即在水中)，此分解是非常快速的，但在高純度水或在氣相中則較為緩慢。例如，泵對臭氧水的擾動或攪拌會進一步使臭氧分解回氧。因此，為了對處理槽12中臭氧水的分解進行補償，臭氧系統18係在整個殺菌處理期間將多餘的臭氧氣體傳送至處理槽12中，以維持漿體中特定濃度之臭氧。如下文所述，感測器係可監測漿體的臭氧濃度。
臭氧是由乾燥空氣或由氧所產生，氧轉換為臭氧時需要打斷氧分子的非常穩定的鍵結，其一般係藉由使一潔淨、乾燥的含氧氣體通過一放電器而完成。在此方法中，需要在放電間隙兩端施加高電壓，而在電子與氧分子之間發生碰撞。這些電子中一定比例會具有充足的動能(約6或7eV)，以使氧分子分解而形成臭氧，而剩餘的電子則以熱的方式釋放其能量。
臭氧產生係以模組電極與電子元件組裝而成；降低了備用部件的數量與成本。臭氧產生器係完全組裝並經工廠測試。他們包含機械、電氣與設備切合。根據一具體實施例，臭氧系統18係一「電暈放電」產生器，藉此，加襯玻璃或陶瓷介電管係切合於水冷式不鏽鋼管材內部，且在兩表面之間具有一間隙(即「放電間隙」)。氣體係可通過環形部(放電間隙)，且一高電壓係經由 氣體而通過間隙兩端，導致臭氧產生。根據另一具體實施例，臭氧系統18係一MCP系列之臭氧產生器。MCP系列是高科技臭氧產生器的一種新的線路，其係小型、不昂貴且易於使用。
根據另一具體實施例，臭氧水與臭氧氣體係可在處理槽12內直接產生。在此具體實施例中，水及/或另一適當流體係由一供應線路(例如熱水或冷水線路)所供應，而臭氧氣體係由一臭氧產生器直接供應至處理槽12中。水與臭氧氣體係在處理槽12內混合，以產生具有特定濃度的臭氧水。
在一具體實施例中，大約有60加崙的臭氧水從臭氧系統18注射到處理槽12中。來自臭氧系統18的臭氧水係與置於處理槽12內的RMW 10混合達一段預定時間。
根據一具體實施例，藉由在處理槽12中使廢棄物暴露至例如經臭氧化達約5-50%之濃度範圍的水、並經加熱至約85℉至約165℉之溫度，OSS 100係亦特別有用於進行實際上所有形式之無毒性廢棄物的殺菌處理。臭氧水係由標準熱自來水所產生。
根據另一具體實施例，可藉由提高液體混合物中臭氧百分率濃度達約20%、並維持該濃度達約八分鐘之時間間隔來進行殺菌。設置一溶解臭氧分析器與一大氣臭氧分析器來監測臭氧濃度。在流體流動路徑中可設有溫度感測器，以於系統運作中指示循環流體溫度，並確保需要的處理溫度係已經維持所需之時間間隔。
離解(切碎)泵22係經由管路24而連接至處理槽12。匣體/匣體/離解器泵22一般係由切割器組件與泵組件(詳見第七圖)所組成。匣體/離解器泵22係包含多 個切割表面，以分離、並將RMW 10的尺寸減至較小顆粒，同時RMW 10仍保持完全暴露至漿體中的臭氧水。
匣體/離解器泵22係經由一循環迴路25而使漿體連續再循環回到處理槽12中，並返回通過匣體/離解器泵22的多個切割表面，直到RMW碎片顆粒具有足夠小的尺寸、且完成殺菌處理之適當臭氧飽和量與歷時為止。用語「連續」是指漿體在處理槽12與匣體/離解器泵22之間的循環係進行直到漿體被殺菌為止。然而，在循環中可能會有無意之暫停與間隙，只要達到殺菌之整體目標即可。
根據一具體實施例，RMW顆粒的適當尺寸係由15馬力(HP)切碎泵的安培數以及已經運作的循環時間量加以決定。根據一具體實施例，RMW顆粒具有的尺寸係最大尺寸介於約1/16英吋(1.5mm)至約1/4英吋(6.5mm)之間。
在另一具體實施例中，匣體/離解器泵22在臭氧水被引入處理槽12之前係先放慢。臭氧水係在一封閉回路中與RMW 10混合，並與其反應達一預定時間週期。舉例而言，就典型批次(含約80磅廢棄物對從75至約100加崙的水)而言，此時間係約6分鐘；然此時間係漿體溫度與使用之臭氧濃度的函數變化。這些水可為溫度介於約85℉至約165℉範圍之冷或熱水，臭氧水中臭氧的濃度係介於約5%至約50%之間。
根據另一具體實施例，一旦廢棄物已經由泵加以研磨、且對臭氧暴露達預定時間，即檢查水與所含廢棄物顆粒之臭氧濃度，以允許混合物的液體部分可棄置至都市廢棄物處置系統中。舉例而言，一操作系統26(包含殘留物與大氣分析器)係監測經殺菌之廢棄物，以得知 在從處理槽12排放廢棄物之前，任何的殘留臭氧是否已經減為氧。
一旦經適當殺菌，即可經由管路30排放至一過濾分離器28。過濾分離器28係可自經殺菌之廢棄物的液體中分離或過濾出固體。所含之廢棄物固體係自經處理之廢棄物中濾出，並以傳統方式予以小型化及進行處置，而廢棄物液體係可流至都市污水道線路中。如第一圖所示，廢棄物固體係由一過濾裝置32予以擷取，而廢棄物液體則經由管路34而排放至衛生污水下水道系統。廢棄物固體係接著則作為一般固體廢棄物而經一都市垃圾壓實機進行處理。
根據一具體實施例，經處理之廢棄物係經過濾以分離出超過一預定尺寸之固體，以供一適當脫水或乾燥設備可進行固體乾燥。根據另一具體實施例，經處理之廢棄物固體係由適當的壓實設備來進行壓實，以進一步減少廢棄物體積。
前述方式之廢棄物處理係根據一操作系統26或一預先建置之系統程式進行程式控制。可根據待處理之廢棄物的性質與數量以及在溶液中與其混合之臭氧的濃度等因子，而從預定範圍內選擇出例如泵速度、流體流率、漿體臭氧濃度、臭氧水溫度、以及操作時間等變數。會影響廢棄物處理的其他參數還包括供處理之物質與流體流動之導管的尺寸。前述變數與參數係經選擇，以產生最大尺寸之大小介於約1/16英吋(1.5mm)至約1/4英吋(6.5mm)之間的經處理廢棄物固體。
系統操作參數(例如在整個處理程序間的臭氧濃度、暴露時間與廢棄物溫度)的列印資料係可視需要作為系統運作的永久記錄而提出。同樣的，在每次殺菌循 環終止時，係由操作系統26電子印出一份詳細的殺菌報告，其說明了例如循環開始與結束的日期、批次、時間。或者是，結合印表機運作，各種上述操作之各種參數係可儲存於電子記憶體中，以供後續叫出或顯示於一可視覺辨識裝置(例如陰極射線管CRT)、或類似的文數字與圖形資料顯示器上。然而，在所有的例子中，廢棄物處理係進行一段時間，其用於研磨與使廢棄物暴露至一臭氧水循環蒸氣達一段時間，以根據所選擇之廢棄物處理類型而符合或超過管理物質消毒與殺菌之施用標準與法規。
根據另一具體實施例，係視需要而設置一外殼54(見第四圖)，以封閉OSS 100並提供聲波阻尼。
第二圖為根據本發明一具體實施例之OSS 100的處理槽12的透視圖。處理槽12係包含一投入孔36，其具有一端緣(未示)與一內部墊圈14，其在臭氧與殺菌循環期間係有槽門16所覆蓋。
在第二圖所示之具體實施例中，臭氧系統18可包含一臭氧產生器37與一臭氧注射滑道38。臭氧產生器37係可產生臭氧氣體，例如以上述方式進行。臭氧注射滑道38係連接至處理槽12以從臭氧產生器37「注射」臭氧水及/或臭氧氣體至處理槽12中。
處理槽12係包含一進水部40與一進氣部41，以在殺菌循環完成之後利用空氣及/或水來「沖洗」或清潔處理槽12。
此外，處理槽12可包含一排氣口43，以在使用之後使氣體從槽體排出。一排氣臭氧感測器44係連接至排氣口43，以監測排出氣體的臭氧濃度。當臭氧濃度過高而無法釋放至大氣空氣時，連接至排氣口43的一臭 氧分解器42係可經由一活性炭過濾系統來過濾空氣，以在將空氣排放至大氣中之前先去除過剩的臭氧。
臭氧是一種靈敏的刺激物，且應避免在超過1ppmv以上的濃度下延長吸入。臭氧的尖銳氣味是其存在的一項指標。臭氧在濃度為0.1ppmv或以下(0.01至0.04ppmv係可辨識之氣味偵測臨界值)係可被直接偵測。然而，鼻子會快速喪失其對臭氧氣味的嗅味能力，因而氣味不應獨自作為高臭氧濃度的警示。因此，如第二圖所示，大氣臭氧感測器46係位於處理槽12的鄰近處，以偵測及監測在大氣空氣中的臭氧量；其可用於作為一安全性特徵值，以保護OSS 100的鄰近使用者。
關於臭氧的安全性，氣相臭氧在常溫下會熱分解為氧。此效應係因溫度增加而加速產生。舉例而言，在攝氏100度時，5 wt%臭氧的半衰期是1.4小時；在攝氏300度時，半衰期是0.01秒。市面上的熱臭氧分解單元係使臭氧暴露於攝氏350度達4至5秒。與臭氧溶液的機械式交互作用，例如根據本發明之具體實施例而可用者，也將會分解為氧。其他資訊可見於由壓縮氣體協會所準備的一份內容廣泛的文件：CGA P-34，含臭氧混合物之安全處理-包含臭氧產生設備的安裝與操作。這份文件可由CGA的網站(www.cganct.com)取得。
槽體溫度與臭氧感測器48、50係設置以監測處理槽12內漿體的溫度與臭氧濃度等級。當漿體的臭氧濃度等級較低時，操作系統26係發訊至臭氧系統18，使其注射額外的臭氧氣體至處理槽12中。
第三圖為是根據本發明一具體實施例之處理槽與臭氧系統的系統圖式，其進一步舉例說明了上述特徵。
第四圖為一示意圖，其繪示了根據本發明一不同具 體實施例之臭氧殺菌系統100的大小與設定。根據一具體實施例，OSS 100係切合於46”x116”的一矩形處理面積內，且具有一外部過濾分離器28。因此，OSS 100係小型且易於放置在已經預先存在的建築空間中。
第四圖之具體實施例也說明了位於OSS 100的整體外殼54內之一分佈殼體52。分佈殼體52包含一設施120伏特AC連接部58、以及一設施480伏特AC連接部60。連接至外殼54中的設施冷水連接部56係以例如每分鐘40加崙的水量供應水至OSS 100中，且其係一1英吋管路連接部。連接至外殼54中的設施熱水連接部57係在約華氏120度至約華氏150度下以例如每分鐘10加崙的水量供應水至OSS 100中。設施熱水連接部57係一3/4英吋管路連接部，且其係每小時兩次供應約70加崙的水到OSS 100中。設施冷水與熱水連接部56、57兩者的壓力需求係介於約40psi至約60psi之間。設施120伏特AC連接部58係例如具突波保護與備用USP之一20安培供電。設施480伏特AC連接部60係例如為一三相之80安培供電。OSS 100的外殼54係進一步包含一設施排氣口62，其係例如具有一半英吋之管路連接部。
根據第四圖所示之具體實施例，操作系統26(也稱為「控制面板/操作介面」)係包含一設施高速資料線路連接部64，以允許在設施中的每個OSS 100之遠端監測。第四圖說明從過濾分離器28之一設施衛生污水下水道線路66的位置與鄰近處。該設施衛生污水下水道線路66係具有例如4英吋之直徑。
第五A圖至第五F圖說明根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統100的處理槽12的槽門16的各個視 圖。槽門16包含一槽門本體70，其具有一外部平板72以及一較小的內部平板74，外部平板72具有充足大小以緊固地覆蓋投入孔36(見第二圖)的外部，而內部平板74係用以接合投入孔36的墊圈14，以於槽門16在殺菌期間關閉時保持處理槽12的氣密密封。如第五C圖之截面圖所示，槽門16的槽門本體70係為凹形以提供對處理槽12內壓力之一較大抵抗力。槽門本體70的曲率係使槽門16可抵擋每平方英吋之較大壓力。
槽門16進一步包含一結構桿件76，其係連接至外部平板72且橫越其寬度，並且經由一鉸鏈裝置78而鉸接裝設至處理槽12的外部殼體。在鉸鏈裝置78的一相對側部上，結構桿件76係連接至門閂80，其係經扭轉或轉向以於氣密密封中轉緊槽門16。此外，操作系統26可包含一槽門感測器(未示)，以於槽門開啟或未鎖上時警示使用者。
根據一具體實施例，投入孔36與槽門16係實質上為圓形。也可使用其他形狀。根據另一具體實施例，處理槽12的投入孔36係充分調整大小以接收至少32至34加崙大小之袋裝RMW 10。舉例而言，投入孔36的內徑係大致為24英吋。投入孔36係進一步充分定位以使操作者可輕易將RMW 10放入處理槽12中。
第六圖為根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統100的匣體/匣體/離解器泵22的截面圖。匣體/匣體/離解器泵22係包含與軸A對齊之一切割器/泵軸桿88、以及一圍繞的泵外殼82。匣體/匣體/離解器泵22係作用為泵裝置與切割器/切碎器裝置兩者。匣體/匣體/離解器泵22的泵裝置係包含葉輪片84與套管86，其由切割器/泵軸桿88所驅動。匣體/離解器泵22進一步包含一密 封件87，例如、但不限於一Chesterton密封件。匣體/離解器泵22的切割/切碎裝置係包含一切割器90、一切割器條板92、一切割器鍵部94以及一切割器切合墊圈96，其亦由切割器/泵軸桿88所驅動，以減少RMW 10顆粒的大小。
如下所示(見第十一A圖至第十一E圖)，匣體/離解器泵22係位於處理槽12的底部下方。漿體係經由葉輪片84而被引入泵22中。漿體首先係由切割器90予以切碎，其係在處理槽12內旋轉之一單葉片裝置。漿體接著藉由切割器條板92而被進一步減少其尺寸，其係一圓形碟片且包含位於一內部週徑表面上之複數個切割表面。切割器條板92係位於切割器90與葉輪片84之間，此堆疊型態亦稱為一「匣體系統」。葉輪片84本身係包含複數個切割表面，其係進一步減少漿體顆粒的大小。一旦漿體已經通過切割器90、切割器條板92與葉輪片84，其即再次循環回到處理槽12中以進一步氧化與切碎。
第七A圖至第七C圖為根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統100的匣體/離解器泵22的切割器90之各個視圖。切割器90係包含一基部部分89與一葉片部分91，葉片部分91係於基部部分89的一端部處、以實質垂直角度向上突出至處理槽12中。基部部分89係水平橫越且平行於葉輪片84上方。基部部分89係包含在底部邊緣中之一碳插件89’，碳插件89’係定位在葉片部分91下方，以於離解期間提供額外的強度與耐用性。葉片部分91也包含一碳插件91’，其係於漿體的切割(例如切碎)期間提供葉片部分91額外的強度與耐用性。根據一具體實施例，切割器90係由青銅化之碳化物材料 所製成。根據另一具體實施例，切割器90係一雙帆式切割器。
第八A圖至第八D圖為根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統100的匣體/離解器泵22的切割器條板92之各個詳細視圖。切割器條板92係一圓形平板，其具有實質中空的中央。切割器條板92的內部部分係包含複數個切割表面93。當漿體在離解期間被抽送通過旋轉的切割器條板92之中空中央時，切割表面93係接觸並進一步減少漿體顆粒的尺寸。此外，切割器條板92可包含一突出部95，其可用以使變為阻塞的廢棄物碎片變位於切割器90中上方。
第九圖為根據本發明一具體實施例之匣體/離解器泵22的切割器部分之前視圖。第十圖為根據本發明一具體實施例而組裝在處理槽12內之匣體/離解器泵22的切割器部分之前視圖。
第十一A圖至第十一E圖說明了根據本發明一具體實施例之匣體/離解器泵22對處理槽12之連接的各個視圖。第十一A圖繪示了處理槽12的一上視圖。在此一具體實施例中，一泵固定板96係位於處理槽12的中央底部表面中，以與匣體/離解器泵22的匣體系統連接。泵固定板96的細節係繪示於第十一D圖中。根據一具體實施例，泵固定板96的外徑大約為10.5英吋，內徑約為9.5英吋。根據另一具體實施例，匣體/離解器泵22係固定在泵固定板96的底部，泵固定板96的位置係使漿體可被輕易抽送至匣體/離解器泵22中。
一再循環連接部98係位於處理槽12的側壁或殼體中。再循環連接部98係連接至匣體/離解器泵22下游處的再循環迴路25。再循環連接部98係位於處理槽12的 垂直壁部高度中央、或稍微位於中央下方。再循環連接部98係稍微偏離槽門16中央。再循環連接部98的定位係使漿體可朝向泵固定板96向下滴降至處理槽12中，且因而至匣體/離解器泵22。再循環連接部98的細節係繪示於第十一E圖中。
一偏流固定板99係固定至處理槽12的底部表面，以將再循環之漿體或碎片推回或導回匣體/離解器泵22中。在一具體實施例中，偏流固定板99係實質位於再循環連接部98下方，以接收返回處理槽12中的再循環漿體。在另一具體實施例中，偏流固定板99係傾斜或是配置以使預定漿體量導回匣體/離解器泵22中。偏流固定板的大致定位係繪示於第十一B圖與第十一C圖中。
根據另一具體實施例，OSS 100係依循下列方法步驟中的一或多者，以起始及進行RMW 10的臭氧殺菌：1)「準備開始」：袋裝廢棄物係裝載至處理槽，且槽門準備關閉、機器準備開始；2)「臭氧化」：臭氧與水係再循環至處理槽中；3)「研磨、再循環及殺菌」：廢棄物係經研磨並與臭氧一起再循環，直到廢棄物碎片都經殺菌為止；4)「冷卻排放」：經研磨與殺菌之廢棄物係以新鮮水予以冷卻，並排放至過濾分離器；「洩流與處置」：來自冷卻處理的水係被洩放至一衛生污水下水道中，而雖未認定，殘留的消毒劑係準備好於一般垃圾中處置；以及「確認」：電腦印出收據，查實程序並儲存結果於一歷史紀錄中。
第十二圖為根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統100的操作方法200的方塊圖。在此一具體實施例中，OSS 100係開始於睡眠模式202。在關閉睡眠模式 204之後，操作者係可開啟處理艙門206，負載處理槽208，拭除處理槽端緣與槽門墊圈210，並關閉處理槽門212。操作系統26的顯示螢幕上係可讀取到「準備開始：『請按開始』」214。操作者接著即按推開始按鈕216，其中操作系統26係開始OSS處理218。一旦殺菌循環完成220，操作系統26係編輯並產生一殺菌報告222。操作系統26係對操作者發訊，以開啟處理槽槽門206並排空分離器匣體224。操作者接著可替換分離器匣體226，且操作系統26係返回睡眠模式228。在睡眠模式228期間，從顯示螢幕上係讀取到「睡眠模式開啟」230。
根據另一具體實施例，在OSS 100的開始期間，操作者係使用操作系統26而於一螢幕顯示器上確認所有系統參數都已適當準備好。起始參數包含一臭氧系統檢查、各種安全特徵值之檢查(包含、但不限於處理槽槽門16為關閉且鎖上)、冷卻水溫度感測器檢查、以及電力檢查。一旦這些起始參數都已滿足，即按壓一開始按鈕，即銜接OSS 100之操作。
根據一具體實施例，在按壓開始按鈕之後，就無其他人力操作者介入處理，直到殺菌循環完成為止。根據另一具體實施例，操作者需移動離開OSS 100的鄰近周圍。
第十三圖是說明根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的控制階段之圖表300。在此具體實施例中，起始階段302係起始臭氧產生器以產生臭氧水。在睡眠階段304中，單元係保持鎖定，因此無法開始。睡眠階段304會回復至起始階段302。在準備開始階段306中，單元係準備好讓處理槽槽門關閉，且準備好可按推開始按鈕。準備開始階段306回復至起始階段302。臭氧化 階段308係以臭氧水與臭氧氣體填充處理槽。填充階段310係以臭氧水填充處理槽。研磨階段312係經由處理槽切碎與再循環廢棄物與臭氧水。殺菌階段314係根據臭氧濃度以及廢棄物繼續被循環的時間來計算殺菌時間。排空階段316係使處理槽中的空氣排至大氣中。排放階段318係將處理槽的內容物排放至分離器。潤洗階段320係以來自設施的水潤洗處理槽。洩流階段322係洩空處理槽與過濾分離器。完成階段324係印出報告，並儲存殺菌程序之歷史。
本發明之原理係可應用至水溶性聚合物或纖維性廢棄物的處理，藉此處理而導致廢棄物溶出。相對於生物中和法，該系統係可在無任何改變下使用而達到此廢棄物之溶出。在操作時，待處理的廢棄物可為水溶性聚合物或纖維性廢棄物。在封閉的廢棄物處理系統內循環係可導致廢棄物溶出。可水溶性物質係於沸點溫度下溶出。因此，用於溶解水溶性聚合物或纖維性廢棄物的處理溫度係介於約85℉至約165℉之間。由於使用在水的沸點以下之溫度，即可在較低壓力下進行處理。適當的壓力範圍為例如介於約5至25PSI之間。為此特定使用之系統的回路元件係以適當材料形成，其能夠承受與用於處理水溶性聚合物或纖維性廢棄物的廢棄物處理系統操作相關之溫度、壓力與腐蝕。由於在此具體實施例中使用了較生物中和法更低的溫度與壓力，因此該領域技術人士可知，可於回路元件中使用與用於生物中和法之回路元件不同種類的材料。根據本發明之水溶性聚合物或纖維性廢棄物的處理係導致材料溶出。經處理之液體係可排放至例如一都市污水系統。
根據本發明之具體實施例，係使用濃度介於約5% 至約50%的臭氧濃度。當然，也可根據廢棄物漿體對臭氧的暴露時間量而於根據本發明具體實施例之系統與方法中使用特定濃度等級的臭氧。
臭氧殺菌系統(OSS)具有許多優於先前技術之優點。舉例而言，臭氧殺菌系統係一種使用單一處理槽來將廢棄物殺菌之程序，而非使用多個處理槽之批次處理系統。因此，OSS係更為緊湊且更有效率。OSS可使可再生材料在不同批次中循環再生。OSS可一起或分開處理固體與液體兩者。OSS會破壞HIPAA與經分類的紙質文件。OSS也可處理生物性廢棄實驗材料，包括血液與尿液產物。
雖然本文係參閱數個具體實施例而加以說明，但該領域技術人士應知可進行諸多變化且可替代為等效元件，其皆不背離本發明之範疇。此外，可進行許多修飾以於本發明教示內容中使用一特定條件或材料，其皆不背離本發明之基本範疇。因此，本發明並不限制於所揭露之特定具體實施例，其最佳具體實施例係為揭露本發明而提出。
100‧‧‧臭氧殺菌系統(OSS)
10‧‧‧規範之醫療廢棄物(RMW)
12‧‧‧處理槽
14‧‧‧槽門墊片
16‧‧‧槽門
18‧‧‧臭氧系統
20‧‧‧供應線路
22‧‧‧離解(切碎)泵
24‧‧‧管路
25‧‧‧循環迴路
26‧‧‧操作系統
28‧‧‧過濾分離器
30‧‧‧管路
32‧‧‧過濾裝置
34‧‧‧管路
36‧‧‧投入孔
37‧‧‧臭氧產生器
38‧‧‧臭氧注射滑道
40‧‧‧進水部
41‧‧‧進氣部
42‧‧‧臭氧分解器
43‧‧‧排氣口
44‧‧‧排氣臭氧感測器
46‧‧‧大氣臭氧感測器
48‧‧‧槽體溫度與臭氧感測器
50‧‧‧槽體溫度與臭氧感測器
52‧‧‧分佈殼體
54‧‧‧外殼
56‧‧‧設施冷水連接部
57‧‧‧設施熱水連接部
58‧‧‧設施120伏特AC連接部
60‧‧‧設施480伏特AC連接部
62‧‧‧設施排氣口
64‧‧‧設施高速資料線路連接部
70‧‧‧槽門本體
72‧‧‧外部平板
74‧‧‧內部平板
76‧‧‧結構桿件
78‧‧‧鉸鏈裝置
80‧‧‧門閂
82‧‧‧泵外殼
84‧‧‧葉輪片
86‧‧‧套管
87‧‧‧密封件
88‧‧‧切割器/泵軸桿
89‧‧‧基部部分
89’‧‧‧碳插件
90‧‧‧切割器
91‧‧‧葉片部分
91’‧‧‧碳插件
92‧‧‧切割器條板
93‧‧‧切割表面
94‧‧‧切割器鍵部
95‧‧‧突出部
96‧‧‧切割器切合墊圈
96‧‧‧泵固定板
98‧‧‧再循環連接部
99‧‧‧偏流固定板
結合如附圖式，即可從前述說明書內容明顯了解本發明之前述與其他目的及優勢，在各圖式間，相同的元件符號/記號係代表相同或對應的部件。
第一圖是根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的系統圖；第二圖是根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的處理槽的透視圖；第三圖是根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系 統的處理槽與臭氧系統的系統圖；第四圖是一示意圖，其說明了根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的尺寸與設定；第五A圖至第五E圖說明了根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的處理槽槽門的各個透視圖；第六圖是根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的匣體/匣體/離解器泵的截面圖；第七A圖至第七C圖為根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的匣體/匣體/離解器泵的切割器之各個視圖；第八A圖至第八D圖為根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的離解器泵的切割器條板之各個視圖；第九圖為根據本發明一具體實施例之匣體/匣體/離解器泵的切割部之前視圖；第十圖為根據本發明一具體實施例之組裝在處理槽內的匣體/匣體/離解器泵的切割部之前視圖；第十一A圖至第十一E圖說明了根據本發明一具體實施例之處理槽連接的各個視圖；第十二圖為根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的操作方法之方塊圖；以及第十三圖係繪示根據本發明一具體實施例之臭氧殺菌系統的各個控制階段之圖表。
100‧‧‧臭氧殺菌系統(OSS)
10‧‧‧規範之醫療廢棄物(RMW)
12‧‧‧處理槽
16‧‧‧槽門
18‧‧‧臭氧系統
22‧‧‧離解(切碎)泵
24‧‧‧管路
25‧‧‧循環迴路
26‧‧‧操作系統
28‧‧‧過濾分離器
30‧‧‧管路
32‧‧‧過濾裝置
34‧‧‧管路

Claims (15)

  1. 一種廢棄物之臭氧殺菌系統，其包括：一槽體，其係配置以容置廢棄物、臭氧水與臭氧氣體；一泵，其耦合至該槽體以自該槽體接收該廢棄物與該臭氧水，並形成一漿體，該泵係包含一切割器裝置，以經由切割而減少該漿體的顆粒尺寸；以及一循環迴路，其耦合於該槽體與該泵之間，以自該泵接收該漿體，並將該漿體再循環至該槽體，直到該漿體被殺菌為止。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該槽體包含一第一入口以接收該廢棄物、一第二入口以接收臭氧水與臭氧氣體、一第三入口以接收再循環之漿體、以及一出口以供該漿體排放至該泵。
  3. 如申請專利範圍第1項之系統，更包括一過濾分離器，用以自該泵接收經殺菌之漿體，並從該漿體中分離出一次性廢棄物的一固體部分與一次性廢棄物的一液體部分。
  4. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該槽體包括一上表面、一下表面、以及一實質圓柱形側壁，其限定了一實質中空腔體，其中該第一、第二與第三入口係位於該實質圓柱形側壁中，且該出口係位於該下表面中。
  5. 如申請專利範圍第4項之系統，其中該槽體更包含一導流板，其位於該槽體的該下表面上，用以在再循環之後將該漿體自該第三入口引導至該出口。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該泵包括卡匣裝置，其包含一切割器、一切割器條板、以及一葉輪片， 其具有堆疊形式之切割表面。
  7. 如申請專利範圍第6項之系統，其中該切割器包含至少一碳插件，用於在切割該漿體時增加耐用強度。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統，更包括一臭氧系統，其具有一臭氧產生器以產生臭氧水與臭氧氣體、以及具有一臭氧注射器以將該臭氧水與臭氧氣體注入該槽體中。
  9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該臭氧水具有之一臭氧濃度係介於約5%與50%之間。
  10. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該循環迴路連續地再循環該漿體達一時間量，該時間量係基於該廢棄物的量、廢棄物的類型、該漿體的臭氧濃度、或該漿體的溫度中至少其中一者而決定。
  11. 一種廢棄物之臭氧殺菌方法，其包括以下步驟：於一槽體中容置該廢棄物；於該槽體中容置臭氧液體與臭氧氣體；在該槽體內混合該廢棄物與該臭氧液體，以產生一漿體；泵抽該漿體使其離開該槽體並進入一泵中；在該泵中切割該漿體為減少尺寸之顆粒；在該槽體與該泵之間連續地再循環該漿體，直到該漿體被殺菌為止；以及過濾經殺菌之漿體。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中在再循環期間，該漿體係連續被殺菌與切割。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中過濾經殺菌之漿體係包含分離出一次性廢棄物的一液體部分以及一次性廢棄物的一固體部分。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該切割步驟包含三個切割該漿體之階段，其係使用一切割器匣體裝置，該切割器匣體裝置包含一切割器、一切割器條板及一葉輪片，其具有堆疊形式之切割表面。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，更包括利用位於該槽體內之一導流板將經再循環之漿體導回該泵中。
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