СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ
SYSTEM FOR DISPOSAL OF MEDICAL WASTES

Изобретение относится к области медицины и экологии и может использоваться для обеззараживания и утилизации инфицированных медицинских отходов опасных и чрезвычайно опасных классов непосредственно в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ).
Из уровня техники известны системы утилизации медицинских отходов, использующие различные методы переработки, например, термическое обеззараживание, инсинерация, пиролиз, химическое, термохимическое, СВЧ, а также паровое обеззараживание (стерилизация). При этом из всех методов паровая стерилизация выделена ООН, как приоритетный способ для обезвреживания медицинских отходов, так как является экологически чистым и не имеет побочных выбросов, загрязняющих воздух, воду и почву.
Известна комплексная установка для обеззараживания и утилизации твердых медицинских отходов (свидетельство на полезную модель РФ №27678, опубликовано 10.02.2003 г., МПК F23G 5/027), содержащая устройство для обеззараживания отходов, использующее СВЧ-облучение и последовательно включенное в технологическую линию устройство для утилизации твердых отходов, состоящее из термореактора с вертикальной камерой термического разложения и газификации, и вспомогательных технических средств.
Недостатками данного технического решения являются повышенные удельные энергетические затраты, а также большие габариты и масса установки.
Известна комплексная установка для утилизации медицинских отходов (патент на полезную модель RU №140164, опубликовано: 03.02.2014 г., МПК A61L 11/00), включающая устройство для обеззараживания и дезинфекции отходов, выполненное в виде контейнера, содержащего рабочую камеру для размещения отходов с герметичной крышкой, нагреватель и резервуар для воды, обеспечивающие возможность образования пара и заполнения им рабочей камеры, а также вакуумный насос, обеспечивающий возможность создания разрежения в рабочей камере, отличающаяся тем, что снабжена устройством для деструктуризации отходов, выполненным в виде измельчающей машины, включающей в себя загрузочный бункер для подачи отходов и блок вращающихся навстречу друг другу ножей, приводимых в движение мотором через ременную передачу с редуктором.
К недостаткам данного технического решения относятся громоздкость устройства для деструктуризации отходов, использование блока измельчения, состоящего из наборных ножей, которые имеют ограниченный ресурс и требуют регулярного обслуживания и замены, что приводит к дополнительным финансовым затратам, а также упрощенная конструкция устройства для обеззараживания, которая не способна обеспечить эффективное удаление воздуха из загрузочной массы, предварительно помещенной в паропроницаемые пакеты и расположенной в стерилизационной камере, притом что качественное удаление воздуха является основным критерием обеспечения, гарантированного уровня обеззараживания медицинских отходов.
Наиболее близким решением к предлагаемой системе утилизации медицинских отходов является комплексная установка для утилизации твердых медицинских отходов (патент на полезную модель RU №108819, опубликовано: 24.01.2011 г., МПК F23G 5/027), которая выбрана в качестве прототипа. Комплексная установка для утилизации твердых медицинских отходов включает устройство для обеззараживания и стерилизации отходов, выполненное в виде контейнера, содержащего рабочую камеру стерилизации для размещения отходов, средство для герметичного закрывания контейнера, средство для нагревания материала в рабочей камере, средство для создания вакуума в рабочей камере. Также установка включает устройство для деструктуризации отходов, выполненное в виде прессовальной машины, включающей приемную емкость для размещения обеззараженных отходов и средство для их прессования в виде брикетов. В контейнере устройства для обеззараживания и стерилизации отходов дополнительно расположен бак для воды, обеспечивающий образование насыщенного пара.
Основным и существенным недостатком данного технического решения является упрощенная конструкция устройства для обеззараживания медицинских отходов, которая в своем практическом воплощении не способна обеспечить гарантированный уровень безопасности обработанных с ее помощью инфицированных отходов. Нагрев воды для образования пара (стерилизующего агента), которая заливается из отдельного резервуара, происходит непосредственно в стерилизационной камере с помощью трубчатого электронагревателя, расположенного внутри нее, что даже в сочетании с применением вакуумного насоса, предназначенного для откачки паровоздушной смеси и создания пониженного давления в рабочей камере, не обеспечивает эффективное удаление воздуха из загрузочной массы, тем более предварительно помещенной в паропроницаемые пакеты, что также затрудняет процесс удаления воздуха. Кроме того, предлагаемый режим обеззараживания: максимальное рабочее давление 0,21 МПа, максимальная рабочая температура 134°C, длительность цикла стерилизации 10 мин - недостаточен для уничтожения всех без исключения типов микроорганизмов, например Mycobacterium terrae, Trichophyton gypseum, Bacillus cereus, возможность существования которых в обрабатываемых отходах не исключается.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении эффективности обеззараживания медицинских отходов, обеспечении надежности работы системы утилизации медицинских отходов, исключении побочных выбросов, загрязняющих окружающую среду.
Технический результат достигается тем, что система утилизации медицинских отходов содержит устройство для обеззараживания и стерилизации отходов и устройство для деструктуризации отходов. При этом она отличается от прототипа тем, что устройство для обеззараживания и стерилизации отходов выполнено в виде парового автоклава, состоящего из корпуса, внутри которого вертикально установлена стерилизационная камера с герметичной крышкой, блок управления, выполненный с возможностью автоматического управления работой автоклава, и электромагнитные клапаны (ЭМК). Блок управления коммутирует электронагреватель парогенератора, а электромагнитные клапаны (ЭМК) обеспечивают движение пара, воды и воздуха. В нижней части стерилизационной камеры размещен парогенератор с установленными внутри него электронагревателями, соединенный с водопаровой камерой, охватывающей боковую поверхность стерилизационной камеры. Данная конструкция позволяет более эффективно использовать тепловую энергию пара, генерируемого парогенератором, для прогрева стерилизационной камеры. Залив воды перед использованием автоклава осуществляется непосредственно в парогенератор через горловину, расположенную в верхней части корпуса автоклава, по линии залива воды, содержащей очистительный фильтр и перекрывающий вентиль. Парогенератор соединен посредством линии подвода пара с предохранительным клапаном, манометром, для контроля давления в нем, и через ЭМК со стерилизационной камерой и мановакуумметром, для контроля давления в стерилизационной камере. Для контроля температуры стерилизационная камера содержит датчик температуры. В качестве средства для создания вакуума в стерилизационной камере используется гидравлический конденсатор, соединенный с ней через ЭМК линии сброса пара, работающий с использованием внешних линий подвода воды и слива в канализацию.
Для защиты трубопроводов конденсатора и линии сброса пара от засоров используется сетчатый фильтр. На выходе конденсатора установлен обратный клапан для предотвращения реверсного направления движения из линии слива. Также в автоклаве присутствует линия подвода воздуха, необходимого для выравнивания давления после вакуумирования на этапе сушки, включающая ЭМК линии подвода воздуха и фильтр бактериальной очистки. Автоклав содержит два датчика давления: один на входе соединения с внешней линией подвода воды, для контроля достаточного давления в ней, второй соединен с парогенератором и используется для управления работой электронагревателей.
Устройство для деструктуризации отходов системы утилизации медицинских отходов представляет собой пресс-деструктор, выполненный в виде вертикальной прессовальной машины непрерывного действия, с гидравлическим приводом и верхней загрузкой исходного материала. Несущая конструкция пресс-деструктора выполнена в виде жесткой рамы, верхняя часть которой содержит силовой гидравлический блок и электронный блок управления, нижняя - приемную емкость для размещения обеззараженных отходов. При этом пресс-деструктор отличается от прототипа тем, что силовой гидравлический блок состоит из гидростанции, имеющей насосный привод, работающий с минеральным маслом в качестве рабочего тела, бачок под масло, предохранительный клапан, регулируемое реле давления, манометр с краном для настройки и контроля рабочего давления, гидроцилиндр двухстороннего действия, который управляется гидростанцией и уравновешивает подвижную уплотняющую плиту, размещенную на конце его штока. Рабочий и возвратный цилиндры попеременно соединяются с источниками масла высокого и низкого давления, при этом потоки масла перераспределяются посредством клапанного устройства - гидрораспределителя с электромагнитным типом управления. Верхняя часть пресс-деструктора закрыта кожухом, содержащим жалюзи для обеспечения циркуляции воздуха, чтобы за счет естественной конвекции отводить тепло от греющегося в процессе работы насоса гидростанции. Емкость для размещения отходов закреплена на раме пресс-деструктора с помощью откидных петель, снизу опирается на усиленное основание стола пресса, для удобства откидывания оснащена рукояткой, для ограничения откидывания - механизмом фиксации. Электронный блок управления скомпонован в отдельный функциональный узел. Схема системы управления построена на реверсивном подключении двух пускателей с самоподхватом и защитой от одновременного включения. Управление пресс-деструктором осуществляется тремя кнопками без механической фиксации: "Движение вниз", "Движение вверх" и "Аварийный стоп".
Качественная стерилизация медицинских отходов требует, чтобы тепло и пар достигли всех их частей. Микроорганизмы, как правило, находятся не только на наружных и внутренних поверхностях медицинских отходов, но и в случае капиллярно-пористых объектов, например, из текстиля, могут находиться внутри капилляра или в порах объекта. Реальные медицинские отходы (бинты, вата, бумага, резина, пластик, стекло, органические операционные отходы и т.д.) являются существенно неоднородными, с точки зрения их способности поглощать тепловую энергию, могут иметь сильно загрязненные наружные и внутренние поверхности. Расположение медицинских отходов в объекте размещения носит хаотичный характер, так как они предварительно не укладываются определенным образом, для того чтобы пар легко мог проникнуть к каждой их части. Все это указывает на то, что заявляемые параметры режимов обеззараживания должны быть тщательно подобраны и подтверждены для каждого устройства. Поэтому в настоящей системе применен режим со значениями параметров, не противоречащими обозначенным в СанПиН 1.3.1285-03 «Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности)» и СанПиН 1.3.2322-08 «Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней» и подтвержденными результатами исследований, проведенных совместно с ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора. Режимом обеззараживания, обеспечивающим гарантированное уничтожение всех содержащихся в инфицированных отходах микроорганизмов, является выдержка в условиях насыщенного пара в течение 90 минут при температуре 134-136°C и давлении 0,21-0,24 МПа.
Система утилизации медицинских отходов построена по двухстадийной технологии. Первая стадия заключается в аппаратном обеззараживании с применением физического метода воздействия насыщенного водяного пара под избыточным давлением. Вторая - в изменении внешнего вида отходов путем разрушения, исключающего возможность их повторного применения.
Конструктивно система утилизации представлена в виде двух отдельных полнофункциональных устройств - автоклава и пресс-деструктора. Каждое устройство системы утилизации медицинских отходов питается от трехфазной сети переменного тока 380 В.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1 -  3, на которых представлена функционально-гидравлическая схема устройства для обеззараживания и стерилизации (Фиг. 1), конструкция автоклава (Фиг. 2) и конструкция пресс-деструктора (Фиг. 3) заявляемой системы утилизации медицинских отходов, в которой содержатся:
1 - стерилизационная камера,
2 - корпус автоклава,
3 - крышка стерилизационной камеры,
4 - кожух крышки стерилизационной камеры,
5 - водопаровая камера,
6 - парогенератор,
7 - электронагреватели парогенератора,
8 - блок управления,
9 - датчик температуры в стерилизационной камере,
10 - датчик давления в парогенераторе,
11 - датчик давления во внешней линии подвода воды,
12 - заливная горловина,
13 - перекрывающий вентиль,
14 - очистительный фильтр,
15 - гидравлический конденсатор,
16 - электромагнитный клапан линии сброса пара,
17 - клапан обратный,
18 - фильтр сетчатый,
19 - электромагнитный клапан линии подвода воздуха,
20 - фильтр бактериальной очистки,
21 - мановакуумметр,
22 - манометр,
23 - клапан предохранительный,
24 - электромагнитный клапан линии подвода пара,
25 - вентиль слива,
26 - емкость приемная,
27 - рама,
28 - основание стола пресса,
29 - петля откидная,
30 - рукоятка,
31 - механизм фиксации,
32 - кожух,
33 - электронный блок управления,
34 - гидроцилиндр,
35 - плита уплотняющая,
36 - насосный привод гидростанции,
37 - бачок под масло,
38 - клапан предохранительный,
39 - манометр,
40 - реле давления регулируемое,
41 - гидрораспределитель.
Система утилизации медицинских отходов содержит устройство для обеззараживания и стерилизации медицинских отходов, включающее стерилизационную камеру 1 вертикальной загрузки, размещенную в корпусе 2. Стерилизационная камера 1 выполнена в виде сосуда цилиндрической формы со сферическим дном, сверху закрытого крышкой 3, снабженной для обеспечения герметизации термостойкой уплотнительной прокладкой, а для защиты от контакта с ее горячей поверхностью - кожухом 4. Стерилизационная камера 1 имеет герметичные вводы для подсоединения гидравлических трубопроводов, соединяющих все элементы гидравлической схемы автоклава между собой. Снаружи стерилизационную камеру 1 обволакивает водопаровая камера 5, которая снизу переходит в парогенератор 6 с установленными внутри него электронагревателями 7. Управление работой автоклава осуществляет блок управления 8, который выполнен с возможностью автоматического управления работой автоклава и получает информацию с датчика температуры 9 в стерилизационной камере 1, датчика давления 10 в парогенераторе 6 и датчика давления 11 на входе соединения с внешней линией подвода воды. Перед запуском в работу устройства для обеззараживания в парогенератор 6 заливают дистиллированную воду через заливную горловину 12, предварительно открыв перекрывающий вентиль 13. Для предотвращения засора линия залива воды содержит очистительный фильтр 14. Удаление воздуха при вакуумировании стерилизационной камеры 1 осуществляется по линии сброса пара с помощью гидравлического конденсатора 15, охлаждаемого с помощью воды, подведенной из внешней линии и сливаемой в канализацию, который соединен со стерилизационной камерой 1 через ЭМК 16 и с линией слива через обратный клапан 17 для предотвращения реверса. Линия сброса пара соединена со стерилизационной камерой 1 в ее нижней части, через сетчатый фильтр 18, который служит для предотвращения загрязнения и закупоривания канала линии сброса пара. Для выравнивания давления в стерилизационной камере 1 с атмосферным давлением после вакуумирования на этапе сушки в автоклаве присутствует линия подвода воздуха, управляемая ЭМК 19 и содержащая фильтр бактериальной очистки 20. Текущее давление в стерилизационной камере 1 визуально контролируется мановакуум-метром 21, давление в парогенераторе 6 - манометром 22. Для обеспечения безопасной эксплуатации автоклав снабжен предохранительным клапаном 23, который настроен на срабатывание при превышении давления внутри стерилизационной камеры 1 предельно допустимого уровня. Подача пара в стерилизационную камеру 1 от парогенератора 6 осуществляется через водопаровую камеру 5 с помощью ЭМК 24. Вентиль 25 предназначен для слива воды из парогенератора 6.
Работа автоклава осуществляется в несколько этапов: подготовка пара, несколько чередующихся продувок и вакуумирований, прогрев, выдержка, выпуск пара, сушка, выравнивание давления в стерилизационной камере с атмосферным давлением. Медицинские отходы, предварительно помещенные в паропроницаемые полипропиленовые пакеты, помещают в стерилизационную камеру 1 вертикальной загрузки, размещенную в корпусе 2 устройства для обеззараживания и стерилизации медицинских отходов. На первом этапе включаются электронагреватели парогенератора 6, происходит нагрев воды и интенсивно образующийся пар занимает пространство водопаровой камеры 5, обеспечивая прогрев стенок стерилизационной камеры 1. Чередующимся открытием и закрытием ЭМК 24 и ЭМК 16 обеспечивается последовательность продувок и вакуумирований, необходимых для тщательного удаления воздуха из пространства стерилизационной камеры 1 и загруженных в нее медицинских отходов. С каждым последующим вакуумированием достигается более глубокий вакуум. Чем больше количество продувок-вакуумирований, тем качественнее осуществляется удаление воздуха. На следующем этапе производится набор необходимого давления и нагрев до заданной температуры, при этом закрыты все ЭМК, кроме ЭМК 24, через который поступает пар в стерилизационную камеру 1 и продолжает там греться за счет управляемой работы электронагревателей 7 парогенератора 6. Давление внутри стерилизационной камеры 1 равномерно поднимается. После достижения заданных значений давления (0,21-0,24 МПа) и температуры (134-136°C) осуществляется непосредственно процесс выдержки в условиях насыщенного пара в течение 90 минут, по окончании которого ЭМК 16 открывается и происходит сброс пара через гидравлический конденсатор 15 и обратный клапан 17 во внешнюю линию слива. С помощью гидравлического конденсатора 15 обеспечивается вакуумирование стерилизационной камеры 1, осуществляется этап сушки. Открытием ЭМК 19 достигается заключительный этап - выравнивание давления внутри стерилизационной камеры 1 с атмосферным давлением.
По окончании процедуры обеззараживания в автоклаве пакет с медицинскими отходами перекладывают из стерилизационной камеры в приемную емкость 26 пресс-деструктора. Приемная емкость 26 для размещения обеззараженных отходов расположена в нижней части рамы 27 пресс-деструктора, опирается на усиленное основание стола пресса 28, закреплена на раме 27 с помощью откидных петель 29, оснащена рукояткой 30 и для ограничения откидывания - механизмом фиксации 31. В верхней части рамы 27 под кожухом 32 расположены представленный в виде отдельного функционального узла электронный блок управления 33, гидроцилиндр 34, на конце штока которого закреплена уплотняющая плита 35, гидростанция, включающая насосный привод 36, бачок под масло 37, предохранительный клапан 38, манометр 39, используемый при задании необходимого усилия путем регулировки реле давления 40 и гидрораспределитель 41.
Работа пресс-деструктора управляется расположенными на лицевой панели блока управления 33 кнопками. После нажатия кнопки "Движение вниз" включается насосный привод гидростанции 36 и подается напряжение на первый электромагнит гидрораспределителя 41. При этом шток гидроцилиндра 34 с закрепленной на нем уплотняющей плитой 35 начинает движение вниз. Уплотняющая плита сдавливает помещенный в приемную емкость 26 пакет с медицинскими отходами и приводит к их полному разрушению. При достижении давления, соответствующего необходимому усилию, срабатывает реле давления 40 и дает сигнал на остановку пресса. При нажатии кнопки "Движение вверх" происходит включение насосного привода гидростанции 36 и подается напряжение на второй электромагнит гидрораспределителя 41. При этом шток гидроцилиндра 34 с уплотняющей плитой 35 начинает движение вверх. При достижении крайнего верхнего положения срабатывает реле давления 40 и дает сигнал на остановку пресса. Пакет с деструктуризированными медицинскими отходами извлекают из приемной емкости 26. Теперь возможность их повторного применения исключена и в соответствии с СанПиНом 2.1.7.2790-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к обращению с медицинскими отходами" их можно хранить, транспортировать и утилизировать совместно с отходами класса А (бытовыми).
Заявляемая система утилизации медицинских отходов имеет следующие преимущества: достаточно компактные габариты, низкие удельные энергетические затраты, невысокую стоимость, она надежна, так как не имеет в своем составе сменных частей с ограниченным ресурсом, проста при монтаже и в обслуживании. Конструкция устройства для обеззараживания и стерилизации обеспечивает эффективное удаление воздуха из загрузочной массы, позволяя проводить качественное обеззараживание медицинских отходов в режиме со значениями параметров, не противоречащими обозначенным в СанПиН 1.3.1285-03 «Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности)» и СанПиН 1.3.2322-08 «Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней», достаточное для уничтожения всех без исключения типов микроорганизмов, включая Mycobacterium terrae, Trichophyton gypseum и Bacillus cereus, что подтверждено результатами исследований, проведенных в ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадзора. В системе утилизации медицинских отходов применены экологически чистые технологии обеззараживания и деструктуризации, не имеющие побочных выбросов, загрязняющих окружающую среду.