Способ дезинфекции отходов озоном и компактная установка для его осуществления
METHOD OF OZONE WASTES DISINFECTION AND COMPACT DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Область техники
Настоящее изобретение относится к области обработки отходов и в частности к области переработки и захоронения биомедицинских отходов.
Предшествующий уровень техники
Из существующего уровня техники известны различные системы для переработки биомедицинских отходов.
Известны системы, компоненты и методы стерилизации медицинских отходов (патент США US 2015/0139854, опубл. 21.05.2015), в которых стерилизация отходов происходит при воздействии озона как действующего вещества, за счет чего медицинские отходы становятся пригодными к утилизации стандартными методами, при этом обработанные отходы заполняют контейнер, который в последствии транспортируется на свалку, где происходит его разгрузка и утилизация обработанных отходов.
Известна мобильная установка для дезинфекции медицинских отходов озоном (патент РФ №2692631, опубл. 25.06.2019), в которую входит генератор озона, измельчитель, шнек, емкость и несущая конструкция. Установка выполнена единым модулем, причем несущая конструкция мобильной установки содержит приспособление для погрузки и разгрузки, выполненное для использования транспортного средства с мультилифтом. Недостатком данных технических решений является громоздкость, что делает их неэффективными при использовании установок для дезинфекции медицинских отходов в небольших городах, где нет крупных лечебных учреждений, и нет необходимости в крупногабаритных установках для дезинфекции медицинских отходов. Дополнительным фактором, снижающим эффективность таких установок, является наличие в конструкции установки большой накопительной емкости для дезинфекции отходов, в которой требуется достаточно длительное время и большое количество озона, для повышения эффективности дезинфекции отходы желательно перемешивать, которую по мере накопления переработанных отходов необходимо их грузить на автомобиль и транспортировать к месту утилизации отходов, при этом сама установка простаивает и не принимает новые отходы.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ обработки биомедицинских отходов и устройство для его осуществления (европейский патент WO 2017160891 А1, опубл. 2017-09-21). Недостатком данного технического решения является пониженная эффективность процесса дезинфекции, вследствие невозможности безостановочной приемки отходов, т.к. для предотвращения попадания озона в атмосферу необходимо после наполнения премного бункера отходами закрыть крышку приемного бункера и заполнить приемный бункер озоном, после чего начинается процесс дезинфекции медицинских отходов.
Недостатки вышеперечисленных устройств решает предлагаемое техническое решение.
Сущность изобретения
Проблемой, решаемой настоящим изобретением, является проблема создания компактной установки для дезинфекции медицинских отходов способной осуществлять дезинфекцию биомедицинских отходов непрерывно без остановки приема биомедицинских отходов в приемный бункер во время работы установки.
Технические результаты, достигаемые предлагаемым техническим решением, заключаются в создании компактной установки для дезинфекции биомедицинских отходов озоном и повышении эффективности процесса дезинфекции биомедицинских отходов.
Технические результаты достигаются тем, что дезинфекция биомедицинских отходов озоном происходит непосредственно в наклонном шнеке, что позволяет минимизировать габаритные размеры установки, а для предотвращения утечки озона из зоны дезинфекции установки в окружающую среду обеспечивается герметичность зоны дезинфекции за счет образования пробок из отходов как на выходе из зоны дезинфекции, так и на входе в нее, что позволяет вести прием и переработку биомедицинских отходов непрерывно повышая таким образом эффективность установки.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан вариант 1 выполнения заявляемого технического решения компактной установки для дезинфекции отходов озоном, оси шнеков не сосны.
На фиг. 2 показан вариант 2 выполнения заявляемого технического решения компактной установки для дезинфекции отходов озоном, оси шнеков соосны.
На фиг. 3 показано устройство для осуществления способа обработки биомедицинских отходов по патенту WO 2017160891 A1 (опубл. 2017-09-21) (ближайший аналог).
Подробное описание изобретения
Известно, что подавляющее большинство медицинских отходов представляют собой отходы классов А, Б, В.
Класс А - эпидемиологически безопасные отходы,
Класс Б - эпидемиологически опасные отходы,
Класс В - чрезвычайно эпидемиологически опасные отходы.
Так же известно, что эффективным методом дезинфекции таких отходов является их обработка озоном. Установки для дезинфекции озоном достаточно громоздкие и для использования в малых медицинских учреждениях малопригодны. Для решения этой проблема был предложен способ обработки биомедицинских отходов и устройство для его осуществления (европейский патент WO 2017160891 А1, опубл. 2017-09-21). Заявляемое техническое решение так же решает проблему создания компактной установки дезинфекции биомедицинских отходов озоном.
Основным отличием заявляемого технического решения от прототипа (патент WO 2017160891 А1, опубл. 2017-09-21) является то, что герметизация наклонного шнека для предотвращения попадания озона в окружающую среду осуществляется пробкой отходов как на входе, так и на выходе из наклонного шнека, что позволяет организовать непрерывный процесс приема и дезинфекции биомедицинских отходов.
В дальнейшем, как примеры реализации технического решения, мы рассмотрим два, но не единственные, варианта выполнения заявляемого технического решения компактной установки для дезинфекции отходов озоном.
На фиг. 1 показан вариант 1 выполнения заявляемого технического решения компактной установки для дезинфекции отходов озоном, оси шнеков не сосны.
Установка состоит:
1 - загрузочная емкость;
2 - биомедицинские отходы;
3 - подъемное устройство;
4 - бункер уплотняющего шнека;
5 - измельчитель;
6 - загрузочный проем;
7 - загрузочный бункер;
8 - переходник;
9 - пробка из отходов;
10, 11, 12, 20, 21, 22 - устройства для подачи озона;
13 - деструктор озона;
14 - пробка отходов;
15 - корпус;
16 - приемный контейнер;
17 - управляющий контроллер;
18 - озоногенератор;
19 - корпус наклонного шнека;
23 - наклонный шнек;
24 - корпус уплотняющего шнека;
25 - уплотняющий шнек.
В заявляемом техническом решении дезинфекция биомедицинских отходов озоном идет не в специальной емкости как в патенте США US 2015/0139854 и патенте РФ №2692631, а непосредственно в наклонном шнеке 23, транспортирующем измельченные отходы от измельчителя 5 к приемному контейнеру 16, что позволяет отказаться от специальной емкости в составе установки и существенно сократить массогабаритные характеристики установки.
Установка работает следующим образом.
В начале работы в загрузочную емкость 1 помещают несколько килограммов неопасных биомедицинских отходов 2, через загрузочный проем 6 подъемным устройством 3 отходы подают в загрузочный бункер 7, далее они поступают в измельчитель 5, в котором измельчаются до нужной фракции, потом через бункер уплотняющего шнека 4 поступают в уплотняющий шнек 25, затем в наклонный шнек 23, пройдя через который формируют пробки отходов 9 и 14 на входе и выходе из него, обеспечивающую герметичность наклонного шнека 23, устройство готово к приему биомедицинских отходов. После этого в установку можно загружать и патогенные биомедицинские отходы непрерывно. Дезинфекция измельченных отходов озоном происходит в наклонном шнеке 23, на выходе которого располагается дестуктор озона 13, перерабатывающий озон на безопасные компоненты.
Герметичность наклонного шнека 23, в котором ведется обработка отходов озоном, обеспечивается наличием пробок 9 и 14 как на входе, так и на выходе. При подаче озона определенной концентрации в наклонный шнек 23 через устройства для подачи озона 10, 11, 12, 20, 21, 22, представляющие собой, например, штуцера, к которым присоединяются трубопроводы, выполненные, например, в виде гибких пластиковых трубок, соединяющих озоногенератор 18 и наклонный шнек 23, происходит процесс окисления биомедицинских отходов, одним из результатов которого является выделение воды. Это приводит к тому, что отходы в пробках на входе и на выходе из наклонного шнека 23 приобретают консистенцию густой сметаны. Такая консистенция отходов на входе и на выходе из наклонного шнека 23 позволяет надежно герметизировать наклонный шнек 23 для исключения попадания озона в окружающую среду.
Из теории гидравлики известно, что при повороте текущего потока на некоторый угол возникают дополнительные гидравлические сопротивления, которые тем больше, чем меньше радиус поворота и больше угол поворота, таким образом создается возможность образования пробок в месте поворота потока. Пробка отходов 9 на входе в наклонный шнек 23 образуется за счет поворота на некоторый угол потока измельченных отходов, поступающих из уплотняющего шнека 25 в наклонный шнек 23. При этом оси уплотняющего шнека 25 и наклонного шнека 23 могут располагаться как на пересекающихся плоскостях, так и на параллельных плоскостях и корпус наклонного шнека 19 и корпус уплотняющего шнека 24 могут соединяться между собой переходником, выполненным, например, в виде трубчатого колена.
Пробка отходов 14 на выходе из наклонного шнека 23 образуется за счет некоторого увеличения длины корпуса наклонного шнека 19 по сравнению с длиной шнека 23, что увеличивает трение о стенки корпуса наклонного шнека 19 и способствует образованию и уплотнению пробки отходов 14. Размер, на который нужно увеличить длину корпуса наклонного шнека 19 по сравнению с длиной шнека 23 зависит от свойств материала, из которого изготовлен корпус наклонного шнека 19 и определяется индивидуально. Подвергшиеся дезинфекции отходы поступают в приемный контейнер 16, который может не входить в состав установки, при этом дезинфицированные отходы уже не представляют собой опасности и могут утилизироваться совместно с обыкновенными бытовыми отходами. Вся установка имеет корпус 15, в котором располагаются ее основные части.
Работа установки может осуществляться программными комплексами, заложенными в управляющий контроллер 17, для чего установку дополнительно насыщают различными датчиками.
Выполнение процесса дезинфекции непосредственно в наклонном шнеке, транспортирующим отходы из измельчителя в накопительную емкость, предназначенную для сбора бытового мусора, которая не входит в состав установки, позволяет существенно уменьшить габариты установки. Наличие уплотняющего шнека, на выходе из которого измельченный мусор изменяет направление движения, приводит к созданию уплотняющей пробки на входе в наклонный шнек, герметизирует зону дезинфекции озоном и позволяет организовать непрерывный процесс приема и дезинфекции биомедицинских отходов, повышая эффективность установки.
Надо отметить, что переработанные озоном отходы уже не представляющие опасности, могут помещаться в стандартные емкости для бытовых отходов и утилизироваться также как обычные бытовые отходы, что позволяет исключить из состава установки специальные накопительные емкости и делает установку еще более компактной.
На фиг. 2 показан Вариант 2 выполнения заявляемого технического решения компактной установки для дезинфекции отходов озоном, оси шнеков сосны.
Установка состоит:
26 - загрузочная емкость;
27 - биомедицинские отходы;
28 - подъемное устройство;
29 - бункер уплотняющего шнека;
30 - измельчитель;
31 - загрузочный проем;
32 - загрузочный бункер;
33 - уплотняющий шнек;
34 - пробка из отходов;
35 - наклонный шнек;
36, 37, 38, 39 - устройства для подачи озона;
40 - деструктор озона;
41 - пробка отходов;
42 - корпус;
43 - приемный контейнер;
44 - управляющий контроллер;
45 - озоногенератор;
46 - корпус наклонного шнека;
47 - вал наклонного шнека.
Принцип работы и конструкция варианта 2 установки аналогичны работе и конструкции варианта 1 выполнения заявляемого технического решения компактной установки для дезинфекции отходов озоном, оси шнеков не сосны (фиг. 1).
Основное отличие в том, что пробка из мусора 34 на входе в наклонный шнек 35 создается не за счет поворота направления движения потока мусора, как предусмотрено в варианте 1, а за счет наличия разрыва между уплотняющим шнеком 33 и наклонным шнеком 35, при этом оба шнека могут располагаться на одном валу 47.
На фиг. 3 показано устройство для осуществления способа обработки биомедицинских отходов по патенту WO 2017160891 А1 (опубл. 2017-09-21) (ближайший аналог).
Устройство обработки биомедицинских отходов включает корпус 110, загрузочный бункер 120, измельчитель 130, наклонную камеру 140 для обработки отходов, емкость для отходов (или контейнер) 150, озоногенератор 160 и модуль управления 170. При наполнении загрузочного бункера 120 закрывается крышка 112В, после чего начинается рабочий цикл, при этом озон поступает в загрузочный бункер 120. Основная обработка озоном происходит непосредственно в наклонной камере 140, оборудованной шнеком 142А, следствием чего является уменьшение габаритов при достаточно большой производительности установки, что позволяет размещать ее на месте переработки отходов в небольших больницах, клиниках и других медицинских учреждениях. При этом важно не допустить утечки озона из установки в окружающее пространство. Герметичность на выходе из наклонной камеры 140 обеспечивается пробкой из отходов 143А, которая уплотняется за счет наличия перегородки с уменьшенным сечением проходного отверстия 143, и наличием крышки 144 на торце наклонной камеры 140. Герметичность на входе в наклонную камеру 140 обеспечивается наличием крышки 112В, закрывающей загрузочный бункер 120 и обеспечивающей герметичность всей установки от утечки озона.
Нужно отметить, что конструкцию установки по патенту WO 2017160891 А1 отличает периодичность работы, так как при работе установки сначала отходы подаются в бункер, затем по мере накопления отходов в бункере закрывается крышка 112В и только после этого начинается процесс дезинфекции озоном. Если не закрывать крышку 112В, то озон будет попадать в окружающее пространство, что недопустимо. Необходимость герметизации установки крышкой 112В подтверждается тем, что озон подается в загрузочный бункер 120, наклонная камера 140 никак не загерметизирована от измельчителя 130 и загрузочного бункера 120, а отделена сеткой 131, предназначенной для пропуска измельченных отходов определенной фракции.
После дезинфекции отходов происходит деструкции озона, затем открывается крышка 112В и установка снова готова к приему биомедицинских отходов. Во время дезинфекции возможности приема отходов нет, так как закрытие крышки 112В препятствует попаданию озона в окружающее пространство, ведь наклонная камера 140 герметична только на выходе за счет образования пробки отходов, при этом на входе в наклонную камеру 140 устройств, препятствующих утечке озона, нет и озон беспрепятственно просачивается в измельчитель 130 и загрузочный бункер 120.
В отличие от технического решения, представленного в патенте WO 2017160891 А1, в заявляемом техническом решении обеспечивается герметичность наклонного шнека пробкой из измельченных отходов как на воде, так и на выходе из наклонного шнека. При этом доступ в приемный бункер не закрывается и правильным подбором параметров дезинфекции озона (давление, температура и влажность озона, скорость подачи отходов, скорость деструкции озона) имеется возможность организовать безостановочную работу компактной установки для дезинфекции отходов озоном.
Выполнение установки для дезинфекции отходов озоном таким образом, что дезинфекция озоном идет в наклонном шнеке, транспортирующем измельченные отходы, при этом измельченные отходы поступают сначала в уплотнительный шнек, соединенный с наклонным шнеком, так, что на входе в наклонный шнек образуется пробка из измельченных отходов, герметизирующая наклонный шнек на входе, выполнение корпуса наклонного шнека длиннее вала шнека, за счет чего образуется пробка из измельченных отходов на выходе из наклонного шнека, все это позволяет достичь технические результаты, заключающиеся в создании компактной установки для дезинфекции биомедицинских отходов озоном и повышении эффективности дезинфекции биомедицинских отходов.