专利名称：生物垃圾热消毒法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种消毒方法，尤其是生物垃圾消毒法，以及实施该方法的设备。
已知现有技术医疗垃圾消毒法如下-垃圾可集中在一个专门设备中处理，如焚化炉或热处理设备(过热蒸汽、高频、微波等)。尽管如此，仍需要多种操作工序(破碎、分拣)，好多天中间储存会引发病原菌扩散，并在整个处理过程中(垃圾箱、破碎机、运输车辆等)冒传染危险。
-将垃圾原地处理，以解决中间储存时的扩散问题。臭氧和消毒液喷射机正在开发当中，但它不能消毒封闭制品，如抽取用的针，因为消毒剂不能进入。
-开始使用的其它热消毒机，不是需要一台垃圾破碎机，以便具有良好热传递性能，就是需要过热蒸汽，或是需要射频源，以便迅速加热。该设备具有高处理能力(20-250kg/小时)，并投资大，占地多，往往致使这些设备远离垃圾产地，因此，产生中间储存和病菌扩散的问题。
一些小医疗机构如开业医生或小的化验室每天只有少量垃圾，问题依然存在。
这些每天生产0.1-5kg垃圾的小机构也要支付较高费用，进行垃圾运输，在适当的设备中处理。
为了克服上述缺点，本发明的一个目的就是提出一种垃圾消毒方法，该方法可在垃圾产地消毒，大大减少传染，并可对少量垃圾消毒，使用最小容积设备，花钱少。
本发明的方法用于垃圾热消毒，尤其是生物垃圾热消毒，其特征是，将垃圾置入一个压实区，然后压实，对上述垃圾压实挤出的气体在排出之前进行过滤，然后封模，在控制模内温度和压力的同时进行加热，上述加热温度应在100和200℃之内，所有与垃圾接触的部件均被消毒。加热温度高于134℃效果较好。
根据本发明一种实施方式，在放进压实区之前，事先将垃圾覆盖上复合聚合物、最好是复合聚合物，或将其放入聚合物、最好是复合聚合物垃圾袋中。垃圾袋最好是复合聚合物。垃圾袋表面为聚丙烯或聚酰胺，垃圾袋内表面为聚乙烯。
根据本发明另一种实施方式，该方法还包括一个脱模阶段，该脱模阶段包括将压实区及其压实垃圾的温度降温到低于60℃，使上述区返回大气压，然后排出垃圾。
本发明另一目的是提出一种使用该方法的设备，该设备包括一个护板1、一个备有一个起重器3的柱塞2、一个模4、一个滤器6、绝热材料17、一个装满待消毒垃圾的袋11、一些加热部件、一些密封该设备的部件、和一个隔热层。这些加热部件最好是电阻和/或压敏电阻。
根据本发明一种实施方式，该设备还包括一个压力传感器和/或一个应力计和/或一个分离阀14和/或一个排气机16和/或一个与分离阀12相连的排泄孔15和/或一个框架。
与垃圾接触的柱塞2的表面最好装上止销10。
起重器3最好为液压式起重器，或是一种电动控制的机械起重器。
根据本发明一种实施方式，密封设备的部件包括一个环形或可膨胀的密封垫圈和/或分离阀12和14。
柱塞2、模4和护板1最好是全部或部分用不锈金属制造，使其具有足够的硬度，以便在压实针和解剖刀时不会划破和损坏。
柱塞2、模4和导向护板1最好是全部或部分用高导热金属制造或覆盖。
另外，框架可装上一个限位块19。
根据本发明一种具体实施方式
，滤器6的安装使得该滤器温度和垃圾与上述滤器6之间区域温度大致与压实区温度相同。滤器6最好是一个高效滤器，如矿物膜和/或活性炭和/或四氟乙烯毛毡。
根据本发明另一种具体实施方式
，压力传感器和/或应力计安装在起重器3液压回路上。
下面将参照非限定性的附图详细描述本发明。
图1、图2和图3是本发明设备的剖面图；图1是本发明设备处于打开准备接收垃圾袋状态的剖面图；图2是本发明设备处于关闭状态正在处理中的剖面图3是本发明设备处于压实垃圾排泄状态的剖面图；图4是垃圾压实加热所使用的柱塞2、模4及护板1的详细剖面图。
如图1中所示，实施本发明方法的设备包括一个护板1、一个备有一个起重器3的柱塞2、模4、一个绝热材料17、一个装满待消毒垃圾的袋11。
将装满垃圾的袋11置入压实区。通常是根据要使用的处理温度，选择袋11的成分。最好是很厚的复合聚合物垃圾袋。可以使用其袋外表面为聚丙烯或聚酰胺、而内表面为聚乙烯的复合聚合物垃圾袋。
然后当柱塞2和其起重器3分开时，将垃圾袋11置入模4中。然后将柱塞2和起重器3手工或用机械(未图示)放在模上。液压起重器或电动控制的机械起重器3可使柱塞2下降。
柱塞2包括一个不锈金属空心金属部分，它可防止由于使用条件(热湿、压、以及存在某些酸和/或碱)引起的腐蚀。柱塞外部最好为一种有足够硬度的金属，当压实不锈金属的针或解剖刀时不会被划破和损坏。
根据本发明一种具体实施方式
，柱塞内部填满或覆盖一种高热导材料如铝。这种特性使柱塞2、滤器6和垃圾袋11之间的区域最迅速尽可能均匀地达到压实区的温度。因此，避免了温度差的形成，该温度差会在加热过程中在最冷的部件上出现冷凝，该冷凝会弄湿滤器6而使其恶化。滤器在每次处理时被消毒，最大程度地限制了细菌和/或病毒感染的积累。最好，滤器不与垃圾接触。根据本发明一种具体实施方式
，滤器6直接与柱塞下表面接触。
根据本发明另一种实施方式，模4和护板1为不锈金属材料，以防止由使用条件(热湿、压力、以及存在酸和/或碱)引发的腐蚀，该不锈金属材料要有足够硬度不会被针或解剖刀划破。护板1最好由热导金属制造，因为除导引外，其作用之一是将热量传至模上部。护板与柱塞上部接触，靠近一个或多个电阻。
根据本发明一种具体实施方式
，在压实时将气体通过孔7排出到滤器和阀门14。气体通过需要这些孔，但同样可能形成浓缩物也要经过该孔，当滤器6和阀门14在柱塞2的铝内壁上时，这些孔具有这一功能。
模4和柱塞2最好备有与一个温度调节器如恒温调节器连接的电阻型加热元件。根据本发明一种优选实施方式，与垃圾接触的柱塞下表面装有一个或多个电阻。
根据本发明一种有益变形，这些电阻是导电压敏电阻，当其达到居里(Curie)温度时就会停止工作。它们根据其构成自动调节到预定温度。这种配置可节省一个调节器，也不会由于调节器出现问题，而使温度狂升。
可使用限定到230℃的压敏电阻，考虑到热接触电阻，可保证一种平衡温度在200℃左右(垃圾处理温度为134℃，可使用自动限制到180℃的压敏电阻)。注意的是超过200℃的垃圾加热是多余的，并会使某些塑料分解，形成有毒成分(氰化物)。加热温度最好在100℃和200℃之间，当然高于134℃为更好。
根据本发明一种具体实施方式
，模4同样装有压力传感器和/或应力计(未图示)。如果起重器3是一个液压起重器，该压力传感器或应力计可安装在起重器3的液压回路上。这种配置可在任何时间了解液压回路的压力，以及通过连续的气压加热垃圾、对柱塞2所产生的压力。
根据本发明一种有益实施方式，如果起重器3是一个电动控制的机械起重器，就在起重器3上安装一个应力计。该应力计可了解上述柱塞产生的压力，可取代压力传感器。
滤器6最好是一个高效滤器，如矿物膜和/或活性炭和/或聚四氟乙烯毛毡。滤器最好是能过滤0.2μm的聚四氟乙烯毛毡。该滤器借助弹簧25紧贴在密封垫21上，以保证对外密封。滤器的外面通向与分离阀14连接的高压空间22。该分离阀与排气管5和小型排气机16连接。
根据本发明一种优选实施方式，模4、滤器6、护板1和柱塞2、分离器14全都是绝热的，由此进行每次操作时被消毒。
需要使用金属套管和绝热材料，因为一个能处理1kg左右、即未压实容量约为10升(密度为0.1)的垃圾的消毒器，模直径(从而压实柱塞的直径)约为160mm，模和护板高度为500mm。压实垃圾块的高度为50mm(压实垃圾密度接近1)。在一个如此高度的不锈金属材料，导热性又不好，保证热量的分配，甚至用一个良好绝热材料，将需要很长时间并且很困难。铝套管和安装良好的绝热材料可解决这一问题。套管最好是固定在柱塞上的金属套管。
根据本发明一种具体实施方式
，模和柱塞要特别合适，以限制垃圾在缝隙中被挤出。尽管如此，在柱塞底部密封垫之前安装了一个其直径略大于柱塞直径的不锈金属刮油环。该刮油环可防止垃圾向密封垫流动，从此保护了密封垫不被破坏。
根据本发明另一种具体实施方式
，该发明设备密封性能非常好，这种密封性是通过安装密封垫和分离阀12和14获得的。该密封垫可以是环形的或膨胀式。
根据本发明一种具体实施方式
，与分离阀12相连的排泄孔15，需要时，可排泄消毒后的多余的液体，或处理液体垃圾。
当实施本发明方法时，将垃圾置入压实区然后施压，垃圾袋11中垃圾所含气体通过孔7和滤器6被吸进，再由打开的阀门14排出。如果密封垫8是一个膨胀密封垫，柱塞2慢慢下降，处在模4与柱塞2之间的区域也吸进外部气体，因此，防止任何设备外的传染反扩散。如果用一个环形垫进行密封，模4和柱塞2之间的密封性从密封垫与模接触起才会有效，垃圾中所含气体只能通过滤器排出。压力传感器(未图示)可保证在施压中已达到的压力不能到达不可接受的值，所以这时阀门14或起重器3的液压回路上的配衡阀就会自动打开，使柱塞又升起来。
当压实结束时，如果用一个膨胀垫8密封，则密封垫8起动，分离阀14关闭，以使压实垃圾处理区处于密封状态。电阻9和13开动直至给定温度。处理容器内部温度和压力同时由一个热电偶或铂探测器控制。
在将垃圾置入压实区之前，将垃圾最好事先覆盖复合聚合物，或最好置入复合聚合物的垃圾袋中。本发明一种优选实施方式在于，使用一种复合聚合物垃圾袋，其外表面为聚丙烯或聚酰胺，内表面为聚乙烯。
模和柱塞均为热绝缘的，由于有约10cm厚度的绝热材料17，热损耗非常少。作为实例，一个能处理1-2kg的垃圾袋的设备其模内直径为160mm，压实垃圾高度为约50mm，对于处理温度为180℃的情况，估计热消耗约250W。
本发明方法的使用时间不同，并取决于操作人员希望垃圾袋11所达到的温度。例如在130℃处理，升温时间约为一小时，而处理时间也可为一小时。在180℃进行处理，升温时间约为两个小时，而处理时间仅为几分钟。
当达到所要求的处理时间时，停止加热。这时可将压实垃圾保留在原地直至其冷却，考虑到在模和柱塞周围安装了良好的绝热材料，这将需要许多小时，同样改善了处理，也可将压实垃圾取出，以便处理另一个垃圾袋。在这种情况下，分离阀14逐渐打开，这样可使含在垃圾中的过热的水(血、尿等)减压，并以蒸汽的形式排出。排出蒸汽致使压实垃圾块迅速降温。
随后阶段在于使压实区降温，直至降到低于60℃的温度，使该区返回大气压，排出压实垃圾袋。为此，起重器3起动，以使柱塞2上升。根据本发明一种具体实施方式
，对于脱模本身而言，本发明设备包括两个补充特点-模4有一个退刀槽；-与压实垃圾接触的柱塞2的表面装有止销10，当其上升时，可使柱塞2抓住垃圾块。
柱塞2和垃圾块完全分离之后，借助框架上的限位块19获得的垃圾块相对柱塞平移运动可使垃圾块与柱塞脱离并掉入小车18中。然后再处理另一个垃圾袋。
图3中给出的是处于压实垃圾排出状态的压力机根据本发明一种优选实施方式，框架包括一个限位块19，它有利于压实和消毒垃圾的排出，尤其是在排出垃圾时，没有与操作人员身体有直接接触。
根据本发明，该设备可用于可再利用的医疗材料的消毒，尤其是金属材料如解剖刀、容器等。
该设备的运行在保证捕集关闭在垃圾中、而在压实时释放的传染气泡和微粒。
该压实阶段的优点是，增大垃圾密度，其密度已接近其理论密度值，大大地改善了垃圾的热导性，减少所有匀质垃圾在足够温度下消毒所需时间。
使用传统加热方法，即从压力机加热壁导热可成为可能，通过压实垃圾，其密度和其热导率已达到最佳值。
取得的另一优点是，可不加区别地处理垃圾，这些垃圾全都是金属，或全都是无水垃圾，或介电损失为零的垃圾，而用微波能源或高频方法就不能做到这一点。
另外，整个压力机均为绝热的，目的是使所有在处理中可能被污染的部分在同样的温度下进行同样的消毒。
还可发现上述设备在对生物垃圾进行消毒时，不会污染其它设施如粉碎机，特别是在每个操作阶段中可自动去除污染。
另外，本发明方法还可防止散发令人恶心的气味，预先加热压实垃圾袋11，和在密封容器中处理的这一做法大大减少排气和臭味散发。
权利要求
1．一种生物垃圾热消毒方法，其特征是，将所述垃圾置入一个压实区，然后施压，对所述垃圾压实产生的气体在排出之前进行过滤，然后密封模，在控制模内温度和压力的同时进行加热，所述加热温度在100-200℃之间，所有与垃圾接触的部件都同样被消毒。
2．根据权利要求1所述的生物垃圾热消毒方法，其特征是，在置入压实区之前，先将垃圾覆盖上聚合物，最好是复合聚合物，或将垃圾放入一个聚合物袋中，最好是复合聚合物袋中。
3．根据权利要求2所述的生物垃圾热消毒方法，其特征是，垃圾袋为复合聚合物，垃圾袋外表面为聚丙烯或聚酰胺，其内表面为聚乙烯。
4．根据权利要求1-3中任意一项所述的生物垃圾热消毒方法，其特征是，加热温度高于134℃。
5．根据权利要求1-4中任意一项所述的生物垃圾热消毒方法，其特征是，所述方法还包括一个脱模阶段，所述脱模阶段包括将压实区和其所含有的压实垃圾温度降至低于60℃，使所述区返回大气压，然后排出垃圾。
6．一种生物垃圾热消毒设备，其特征是，包括一个护板1、一个装有起重器3的柱塞2、一个模4、一个滤器6、一个绝热材料17、一个装满待消毒垃圾的袋11、一些加热部件、一些密封所述设备的部件、以及一个隔热体。
7．根据权利要求6所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，还包括一个压力传感器和/或一个应力计和/或一个分离阀14和/或一个排气机16和/或一个与分离阀12相连的排泄孔15和/或一个框架。
8．根据权利要求6或7中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，与垃圾接触的柱塞2的表面装有止销10。
9．根据权利要求6-8中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，起重器3是一个液压起重器或一个电动控制的机械起重器。
10．根据权利要求6-9中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，所述加热部件是电阻和/或压敏电阻。
11．根据权利要求6-10中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，所述密封设备的部件是环形的或膨胀式垫圈和/或分离阀12和14。
12．根据权利要求6-11中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，柱塞2、模4和导向护板1全部或部分是由具有足够硬度的不锈金属制造，以防在压实针和解剖刀时被划破和损坏。
13．根据权利要求6-12中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，柱塞2、模4和导向护板1全部或部分是由高热导金属制造或覆盖。
14．根据权利要求6-13中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，框架装有一个限位块19。
15．根据权利要求6-14中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，滤器6的安装使得滤器温度和垃圾与所述滤器6之间区域的温度大致与压实区温度一致。
16．根据权利要求6-15中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，滤器6是一个高效滤器如矿物膜滤器和或活性炭滤器和/或聚四氟乙烯毛毡滤器。
17．根据权利要求6-16中任意一项所述的生物垃圾热消毒设备，其特征是，压力传感器和/或应力计安装在起重器3的液压回路上。
全文摘要
一种垃圾、尤其是生物垃圾的热消毒方法和实施该方法的设备,其特征是,将垃圾置入一个压实区,然后施压,对所述垃圾压实所产生的气体在排出之前进行过滤,然后密封模,在控制模内的温度和压力的同时进行加热,所述加热温度为100—200℃,所有与垃圾接触的部件都同样被消毒。
文档编号B09B3/00GK1210471SQ9719214
公开日1999年3月10日 申请日期1997年2月9日 优先权日1996年2月9日
发明者布鲁诺·奥伯特 申请人:布鲁诺·奥伯特