УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ ИНФИЦИРОВАННЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к устройствам термического воздействия на отходы и может быть использована, в частности для термической стерилизации инфицированных медицинских отходов: перевязочных материалов, шприцев, бинтов, пластиковых и стеклянных флаконов, бритв, лезвий и др.
Стерилизация - полное освобождение различных веществ, предметов от живых микроорганизмов.
Известны химические, физические и газовые способы стерилизации и устройства их реализации.
Устройства, основанные на химических методах стерилизации, включают конструктивные элементы, позволяющие производить обработку предметов, в том числе парами антисептических веществ, например формальдегидом, окисью этилена (пат. №2000810, МПК A 61 L 2/04, публ. 15.10 93).
Основным недостатком устройств, реализующих химические способы обработки, является загрязнение стерилизуемых объектов обрабатываемыми токсическими веществами, удаление которых во многих случаях затруднено.
Среди устройств, основанных на физических методах широко распространены устройства воздействия высоких температур: горячий воздух, пар под давлением (а.с. СССР №1025431, МПК A 61 L 2/06, публ. 1983, пат. №2051691, МПК A 61 L 2/04, публ. 1996, заявка на изобретение №95121829, МПК A 61 L 11/00, публ. 1998.02.27)), Уф-лучей, микроволнового излучения (пат. №2221592, МПК A 61 L 2/12, публ. 2004.01.20).
Известна утилизационная установка серии "Стеримед", предназначенная для измельчения и обеззараживания в процессе перемешивания с 0,5-процентным раствором дезинфекционного средства "Стерицид" медицинских отходов, образующихся в результате применения материалов и изделий однократного применения в лечебных учреждениях (рекламный проспект "Утилизаторы медицинских отходов, М.С.М.", Евромедик экология). Медицинские отходы в герметичном виде помещают в рабочую камеру установки «Стеримед». При этом
дезенфицирующее средство «Стерицид» в объеме 5 л заранее заливается в химический резервуар установки. При включении установки происходит подача необходимого количества средства в рабочую камеру и смешение с водой. Одновременно осуществляется измельчение отходов и их перемешивание с рабочим раствором средства.
Компания NEWSTER s.r.1. (г. Сан Джованни, Италия) разработала деструктор-стерилизатор специально для больниц, лабораторий малого и среднего объема. Технология базируется на использовании бактерицида и включает процесс деструкции материала методом его измельчения в герметической камере - мельнице, использование температуры (150-160°С), получаемой от ударов и трения материала при высокой скорости его вращения, стерилизацию методом разрыва протеиновых молекул в момент вбрызгивания в камеру воды и бактерицида. (Рекламный проспект стерилизационной установки "Newster-10" фирмы "NESTER s.r.1."). Деструктор включает закрытую камеру с мощным валом, на котором размещены лезвия для измельчения разогреваемой массы. Когда температура достигнет 155°С, автоматически в камеру впрыскивается короткими инъекциями вода. При охлаждении массы отходов до 95°С цикл стерилизации закончен и полученные продукты выбрасываются из камеры. В начале процесса деструкции массы и в момент понижения температуры в камеру автоматически подается бактерицид, который позволяет дезинфицировать материал на начальном этапе. Пары, полученные от испарения жидкости, содержащейся в отходах, впрыскиваемых воды и бактерицида, вытягиваются вентиляционной установкой, подсоединенной к камере, и направляются в группу фильтров.
Существующие утилизационные установки обладают принципиальными недостатками, основным из которых является то, что проведение процесса при относительно невысоких температурах не позволяет получить полностью стерилизованные медицинские отходы без дополнительной обработки химическими препаратами.
В патенте RU №2128522, МПК А61111/00, публ. 1999.04.10, предложено устройство для реализации способа стерилизации или дезинфекции отходов, в частности инфицированных медицинских отходов. Устройство содержит корпус, образующий камеру из прочного листового металла. Камера закрывается крышкой
вручную или цилиндром с гидравлическим узлом. Внутри камеры расположен ротор с ножами из высокопрочной стали. Ротор приводится в действие мощным электродвигателем. В нижней части камеры имеются прочные стационарные стальные ребра для того, чтобы ударять, дробить и удерживать обрабатываемый материал. Подачу воды для регулирования температуры в камере осуществляют из сопла, расположенного в камере.
Устройство работает следующим образом. В герметичной камере проводят операцию измельчения и/или превращения в порошок отходов под действием режущего усилия, обеспечивающего только за счет трения достижения температуры в массе отходов 150-180°С при отсутствии прямого или косвенного дополнительного тепла. Регулирование температуры стерилизации или дезинфекции осуществляют путем дозированной подачи воды в жидком состоянии на измельчаемые отходы внутри корпуса камеры. В конце данного этапа уменьшают температуру за счет дозированной подачи воды в камеру при снижении действия режущего усилия. После этапа нагревания проводят охлаждение стерилизованных отходов до 50-80°С путем вдувания воздуха в рубашку камеры и выгрузку стерилизованного материала. Образующиеся во время обработки выделения адсорбируются в водяном адсорбере. Камера снабжена задвижкой, открывание которой вызывает автоматическую выгрузку стерилизованного материала.
В одном из вариантов реализации способа подаваемая вода содержит гипохлорит натрия, в другом - в массу отходов внутри корпуса во время цикла стерилизации подается концентрированный водный раствор гипохлорита натрия.
Устройство не позволяет эффективно осуществить стерилизацию инфицированных отходов, т.к. температура, достигаемая и поддерживаемая только за счет трения при измельчении или превращении в порошок отходов (150-160°С) недостаточна для уничтожения живых спорообразующих или неспорообразующих микроорганизмов. Для того, чтобы обработанные отходы могли быть отнесены к неопасным отходам лечебно- профилактических учреждений (класс А по классификации РФ медицинских отходов, соответствующий классу опасности по Государственному классификатору не ниже 4-го) и захоронены на обычных полигонах, требуется подавать в массу отходов
внутри корпуса во время цикла стерилизации концентрированный водный раствор гипохлорита натрия, т.е. использовать обработку химическим реагентом. Кроме того, количество теплоты, необходимое для достижения и поддержания указанной температуры стерилизации в массе отходов только за счет трения, вырабатывается в течение длительного времени: более 30 минут.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в создании устройства, позволяющего эффективно осуществить стерилизацию инфицированных отходов (за счет высокой температуры), а именно без дополнительной химической обработки получать стерилизованный материал, который может быть захоронен на обычных полигонах по захоронению твердых бытовых отходов (не ниже 4-го класса опасности или класса А), и, в то же время, безопасно реализовывать способ стерилизации (за счет исключения самовозгорания отходов). Кроме того, задачей является повышение экологических и экономических параметров работы устройства без химических реагентов.
Предложено устройство для термической стерилизации инфицированных отходов, в частности инфицированных медицинских отходов, содержащее герметизируемую термоизолированную камеру обработки, в которую загружают инфицированные отходы, средства измельчения отходов, размещенные внутри камеры обработки и систему подачи воды на стерилизованный материал, а также камеру прокаливания воздуха, паров и отходящих газов из камеры обработки, которое, согласно полезной модели, дополнительно содержит источник добавочного тепла, расположенный внутри камеры обработки, и средство для создания атмосферы, не поддерживающей окисление в этой камере, сообщающееся с ней, при этом система подачи воды на стерилизованный материал расположена вне камеры обработки.
Согласно п.2 полезной модели в качестве средства для создания атмосферы, не поддерживающей окисление, используют вакуумный насос.
Возможен вариант, когда в качестве средства для создания атмосферы, не поддерживающей окисление, используют баллон с инертным газом, например азотом, для вытеснения воздуха из камеры обработки.
Возможен вариант, когда в качестве средства для создания атмосферы, не поддерживающей окисление, используют пары воды, образующиеся при нагревании влажных отходов.
Кроме того, возможен вариант, когда в качестве источника добавочного тепла использован электрический источник.
В качестве системы подачи воды устройство содержит форсунку (или несколько форсунок) для разбрызгивания или распыления воды на стерилизованный материал для его охлаждения вне камеры обработки.
Отличия способа, реализуемого с помощью предлагаемого устройства, заключаются в том, что температура стерилизации инфицированных отходов (250°С и выше) достигается и поддерживается в массе отходов теплотой трения в присутствии дополнительного подвода тепла, источник которого расположен в зоне герметичной камеры обработки, стерилизацию проводят в условиях, не поддерживающих окисление, а охлаждение стерилизованного материала осуществляют путем средства, расположенного вне камеры обработки.
Полезная модель представлена на (фиг.1). Устройство содержит герметизируемую термоизолированную камеру обработки 2, вмещающую инфицированные отходы 1, с крышкой 3. Внутри камеры обработки расположен ротор 4, снабженный элементами, способными измельчать инфицированные отходы. Атмосферу, не поддерживающую окисление в камере обработки, создают вакуумным насосом 5 или баллоном 6 со сжатым инертным газом, размещенными вне камеры устройства. Внутри камеры обработки расположен источник добавочного тепла 7, например электрический источник (ТЭНы). Внутри накопительной емкости 8 размещена система подачи воды на стерилизованный материал 13, например форсунка 9 (для разбрызгивания или распыления воды в жидком состоянии). Устройство содержит камеру прокаливания отходящих газов, паров и воздуха 10 из камеры обработки 2 и запорный холодильник 11.
Температура массы отходов внутри корпуса, по меньшей мере 250°С, создаваемая за счет теплоты трения и прямого дополнительного подвода тепла, позволяет полностью уничтожить патогенные и живые спорообразующие и неспорообразующие микроорганизмы, и, что особенно важно, провести стерилизацию отходов без использования химических реагентов. Образующийся
измельченный стерилизованный материал может быть отнесен к 4-му классу опасности или классу А и захоронен на обычных полигонах по захоронению твердых бытовых отходов.
После достижения температуры стерилизации, эта температура поддерживается в течение 10 мин.
Для исключения самовозгорания отходов при высокой температуре измельчение и нагревание последних осуществляют в вакууме путем отсасывания воздуха и газовой смеси вакуумным насосом, или в атмосфере инертного газа, в частности азота, или атмосфере водяных паров.
Разбрызгивание или распыление воды в жидком состоянии на нагретые отходы вне герметизированной камеры обработки позволяет значительно снизить тепловые потери при повторном цикле и время обработки, т.к. после завершения очередного цикла, который заканчивается выгрузкой стерилизованного материала и остановкой устройства, не требуется вновь нагревать охлажденный корпус устройства.
В конце цикла отходы измельчены и охлаждены до температуры 50-60°С.
Устройство для термической стерилизации отходов реализуется следующим образом.
Инфицированные медицинские отходы 1 загружают в стальную герметизируемую термоизолированную камеру обработки 2 дробилки (гранулятора). Устройство закрывают крышкой 3 вручную или автоматически. Внутри камеры обработки 2 с высокой скоростью, например 1500 об/мин, вращается ротор 4. Создают вакуум вакуумным насосом 5 или корпус устройства заполняют инертным газом из баллона 6 со сжатым газом, например азотом, или водяным паром, или углекислым газом (углерода диоксидом).
Температура стерилизации, равная по меньшей мере 250°С, достигается не только за счет теплоты, реализуемой от трения, но и от внутреннего источника, размещенного внутри корпуса, например ТЭНов 7. После обработки инфицированных отходов автоматически открывается задвижка люка выгрузки 12 и стерилизованный материал 13 помещается в накопительную емкость 8. Внутри накопительной емкости 8 расположены форсунка (или форсунки) 9 для разбрызгивания или распыления воды в жидком состоянии. Форсунки могут быть
размещены вне накопительной емкости, например на пути следования стерилизованного материала из камеры обработки - дробилки (гранулятора) в накопительную емкость. Воздух, пары и отходящие газы пропускают для обезвреживания через устройство - камеру прокаливания 10 с температурой не менее 800°С, а их охлаждение ведут в холодильнике с водяным затвором 11.
Примеры реализации способа.
Пример 1
В металлического герметичную термоизолированную камеру обработки 2 устройства дробилки (гранулятора) диаметром, например, 600 мм и высотой 800 мм, оборудованную ротором 4 с ножами загружают 10 кг инфицированных медицинских отходов 1 с бактериями рода Staphylococcus, бактериями группы кишечной палочки и неферментирующими грамотрицательными бактериями. Затем камеру 2 закрывают крышкой 3. Создают вакуум вакуумным насосом 5. Включают ротор 4 и источник добавочного тепла 7. Достигается температура 250°С в течение 10 мин, которая поддерживается в течение 10 мин., после чего открывается задвижка люка выгрузки 12. Горячий стерилизованный измельченный материал автоматически выгружается из камеры 2. Начинается этап охлаждения стерилизованного материала путем разбрызгивания или распыления воды из форсунки 9 в накопительную емкость 8 на обезвреженный (стерилизованный) материал 13. Количество воды около 1,5 л. Эффективность стерилизации способа в соответствии с санитарно-эпидемиологическим заключением составляет 100% (вегетативные и споровые формы бактерий, вирусы). Охлажденный стерилизованный материал, не содержит вирусов, бактерий и грибов (патогенных и живых спорообразующих и неспорообразующих микроорганизмов). Воздух, пары и образующиеся отходящие газы обезвреживают в камере прокаливания 10, охлаждают с помощью холодильника с водяным затвором 11 и удаляют в атмосферу.
Пример 2. С измененными условиями примера 1. Камеру обработки дробилки (гранулятора) 2 заполняют инертным газом - азотом из баллона 6. Эффективность стерилизации составляет 100%.
Пример 3. С измененными условиями примера 1. Воздух камеры обработки 2 дробилки (гранулятора) заполняют парами воды, образующимися при нагревании влажных отходов. Эффективность способа составляет 100%.
Предложенное устройство стерилизации обеспечивает высокий уровень стерилизации инфицированных отходов, а именно позволяет перевести чрезвычайно опасные отходы (класс В) и опасные (рискованные) отходы (класс Б) в неопасные отходы лечебно-профилактических учреждений (класс А) без использования химических реагентов. Устройство, реализующее предлагаемый способ, не требует специальной подготовки помещения. Устройство безопасно в эксплуатации позволяет обрабатывать широкий спектр предметов и материалов, экологически безопасна.