专利名称：医疗垃圾微波解聚处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机废物处理设备，特别是一种医疗垃圾处理设备。
背景技术：
近年来随着社会的发展和人类环保意识的加强，医疗垃圾处理问题得到了各国政府和人民的高度重视。“医疗垃圾”，即医院的临床废弃物，包括手术中被摘除的人体病变组织，外科包扎过程中产生的废物，废弃的一次性医疗用品、敷料，细菌培养、化验检查、动物实验残余物，传染病区产生的各种污染物，患者治疗期间的废弃物，医院废水处理产生的污泥等。医疗垃圾具有极强的传染性、生物毒性和腐蚀性，其所含病菌是普通生活垃圾的几十倍甚至上千倍，处置不当会污染环境、传播疾病，对人类健康产生极大危害。国外将医疗垃圾视为“致命杀手”，我国颁布的《国家危险废物名录》也将其列为头号危险废物。
目前国内医疗垃圾处理主要采用焚烧的方法，但焚烧不仅不能有效彻底地分解垃圾中的有害物质，而且还会产生二恶英等致癌污染物，造成环境二次污染，危害人身健康，要清除这些污染，焚烧设备中还要配备昂贵的污染控制设备。另外，还有一种高压灭菌的方法，但同焚烧法一样，高压灭菌法也无法对医疗垃圾进行彻底的消毒，还会排放有毒气体，需要花更长的时间和更高的费用进行清理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运用微波辐射，通过解聚作用处理医疗垃圾的新型的方法和设备。
本发明中应用的解聚合的方法，是指在无氧的环境中利用微波能量对医疗垃圾等有机废物进行消毒、净化和处理。微波辐射造成有机物质内部分子振动加剧，分子键连束紧，导致红外线能量产生。红外线能量被周围物质重新吸收，引起分子键能量增加，直至分子键破裂，从而导致复杂的有机化合物转化成低分子量的简单化合物。与高温分解相比，解聚作用要迅速得多，长链聚合体转化为短链分子的规模也大得多。
本发明包括垃圾处理系统和废气净化系统两部分。
垃圾处理系统由滤气室、清理室、碾磨室和回收室四个腔室组成，除此还包括传送器、闭合装置等辅助设备。滤气室中装有输气管和排气管，用来输入氮气以清除设备中的氧气。清理室是解聚作用发生室，系统在无氧环境中通过微波辐射使医疗垃圾发生解聚合作用，把复杂的有机化合物转化成无毒无害的简单化合物。清理室中装有大量磁电管装置和灯丝变压器。磁电管装置是微波的振荡传导装置，包括矩形波导、装在波导一侧的磁电管、波导末端的圆锥状部件。圆锥状部件的末端经由连接器固定在清理室的顶端。磁电管装置还包括一个把磁电管与清理室隔离开的阻挡装置，以及一个优化磁电管与清理室之间连接的调谐装置。阻挡装置主要是一个由特氟隆制成的微波可渗透的透明圆形硬板，调谐装置主要是一个可以预先设定并即时调整的调谐器，理想情况下还包括一个凸入波导内的可调节的螺杆。碾磨室包括制冷器、碾磨机和鼓风机。与鼓风机相连的管道通入回收室中。回收室和碾磨室是隔开的，它包括输送经处理废物的管道、回收箱和传送器。
在滤气室、清理室、碾磨室之间有一个负责传输医疗垃圾的传送器。传送器的表面成丝绒状，以配合闭合装置达到密封的目的。在外部与滤气室之间、滤气室与清理室之间、清理室与碾磨室之间分别有一台闭合装置。闭合装置的作用是密封这三个腔室，把工作中的腔室同医疗垃圾处理设备的其它部分及外界环境隔离开来。闭合装置包括门框和悬挂在门框上的一扇门，还包括驱动门在开启位置和部分闭合位置之间垂直运动的驱动装置，以及驱动门在部分闭合位置和闭合位置之间平行运动的汽缸组。驱动装置可以是一个充气汽缸或一台电动机。
废气净化系统主要用氢氧化钠(NaOH)来除去废气中的氯化氢和氢氯酸(HCl)，并冷凝出碳氢化合物。废气净化系统包括文氏管、辅助洗涤槽、主洗涤槽、两个并行塔、NaOH添加器、热氧化器或涡轮，以及提供洗涤液循环压力的若干个潜水泵。文氏管顶部装有一个喷嘴，喷嘴可以上下运动，以便于活塞把蒸气管内壁的沉淀物清除到清理室中。辅助洗涤槽中装有洗涤液喷口和分离碳氢化合物的撇渣器。主洗涤槽包括两个间隔间，分别与两个并行塔连为一体。两个并行塔顶都装有洗涤液喷口，可以向主洗涤槽中喷射洗涤液。NaOH添加器负责对洗涤液的pH值进行实时监控，并向洗涤液中添加NaOH，以中和HCl。净化后的气体经热氧化器或涡轮最终处理后排入大气。
本发明处理工艺包括以下几个步骤1、传送器把医疗垃圾送进处理设备后，外界与滤气室之间一号闭合装置关闭并封紧，此时氮气被通入滤气室中，以清除运送医疗垃圾时进入滤气室中的氧气，避免氧气进入清理室影响解聚过程。
2、氧气除尽后，滤气室与清理室之间的二号闭合装置随即打开，垃圾被送进清理室，此时二号闭合装置和清理室与碾磨室之间的三号闭合装置全部闭合，医疗垃圾在密封的清理室内，在磁电管装置产生的微波的辐射下发生解聚合作用，转化成无毒无害无污染的简单化合物。另外，为避免解聚过程中产生的废气外泄，滤气室和碾磨室的气压要比清理室略高一些。
3、当清理周期结束时三号闭合装置便自动开启，解聚后的无菌残余物从清理室进入碾磨室，经碾磨并冷却后，剩余的垃圾碎末便在鼓风机的作用下通过管道排入回收室。此时的垃圾碎末在体积上只是处理前的医疗垃圾的10％，在质量上只是处理前的30％。
4、在回收室中，垃圾碎末经回收箱集中后，通过传送设备输送出医疗垃圾处理设备，垃圾处理过程完毕。
5、在垃圾处理过程中产生的含有氢氯酸等有害物质的蒸气通过设备中的废气净化系统进行净化。从滤气室排出的气体主要是用氮气置换出的空气，有害物质含量小，因而直接进入主洗涤槽进行过滤。从清理室和碾磨室排出的废气则要经过文氏管和辅助洗涤槽进行初步过滤和冷凝出碳氢化合物后，再进入主洗涤槽进行过滤。废气流出主洗涤槽后，经热氧化器或涡轮最终处理后排入大气，此时的废气已经是一种无害无污染的气体。
本发明的有益效果和优点在于1、本发明针对医疗垃圾中有机废物占主要成分的特点，运用了微波解聚处理方法，解决了传统的焚烧方法不仅不能彻底分解医疗垃圾中的有害物质，而且会产生二恶英等致癌物的弊端，避免了环境的二次污染。且与高温分解相比，解聚作用要迅速得多，长链聚合体转化为短链分子的规模也大得多。另外还避免了燃料费用、有毒排放物清理费用的费用支出。因而本发明是一种高效率、无污染、低成本的新型的医疗垃圾处理方法。
2、本发明中精心设计的闭合装置可以把工作中的各个腔室有效密封起来，避免了废气和微波的泄漏，避免了造成环境污染的可能。
3、本发明针对解聚处理中产生的废气，专门设计了废气净化系统，可以有效除去废气中的氢氯酸、碳氢化合物等污染物质，净化后的气体不会对环境造成任何影响。
图1是本发明医疗垃圾微波解聚处理设备的结构示意图；图2是本发明中磁电管装置的结构示意图；图3是本发明中废气净化系统的工艺流程示意图；图4是本发明中闭合装置的剖面图；图5是本发明中一号闭合装置的侧视图；图6是本发明中二号和三号闭合装置的侧视图；图7是本发明中闭合装置的正视图。
具体实施例方式
整个垃圾处理过程包括滤气、解聚、碾磨、回收四个步骤，分别在医疗垃圾处理设备1的四个腔室中进行。滤气室10负责清除设备中的氧气，清理室12负责利用微波对医疗垃圾进行解聚、消毒和清理，碾磨室14负责对垃圾进行冷却、碾磨和最终处理，回收室85负责集中处理后的垃圾碎末并将其输送出医疗垃圾处理设备1。
医疗垃圾2用袋子或箱子集中后被置于纸板托盘3上，通过传送器4输送进医疗垃圾处理系统1。纸板托盘3主要用来承载可能从袋子或箱子泄漏出来的废物。传送器4表面成丝绒状，以密封闭合装置5、8、15闭合时门64与传送器之间的缝隙。
当托盘3载着待处理废物2运往处理设备1时，滤气室10与外界的一号闭合装置5随即打开，垃圾2被运进滤气室10。然后，一号闭合装置5关闭并密封。
氮气(N2)通过输气管6输入滤气室10，用来置换出设备1中的氧气，以避免废物在接下的清理过程中发生氧化。滤气室10排出的气体经由排气管7进入废气净化系统43(后面会详述)。
滤气周期结束后，二号闭合装置8便会打开，废物2由传送器4输送到清理室12。在清理室12内，系统运用前面所述的解聚合作用对医疗垃圾2进行消毒和清理。废物2进入清理室12后，二号闭合装置8随即关闭并夹紧，同时，清理室12与碾磨室14之间的三号闭合装置15也关闭并夹紧。这样，清理室12便与设备1的其余部分隔离密封起来。
滤气室10、清理室12和碾磨室14这三个腔室的气压是不一致的，滤气室10和碾磨室14的气压比清理室12略微高一些。这是为了确保二号闭合装置8和三号闭合装置15出现任何轻微泄漏时，氮气流会迅速进入清理室12，以阻止废气向外泄漏。
在11处留有一个入口，操作人员可以在设备闲置时进入设备1内，对系统各部分进行检修。
清理室12装有大量磁电管装置9。磁电管装置9的数量依设备1的总体规格和使用目的而定。对于一般的医疗垃圾处理，大约14组磁电管装置9就足够了。每个磁电管装置9都配有一个相应的灯丝变压器13，被固定在清理室12的顶部。
图2是磁电管装置9的结构图。磁电管16被固定在矩形波导17的一边。在波导17的末端有一个喇叭状的部件，看上去好像一个被截去顶端的圆锥18。圆锥18的基部19靠近清理室12的顶部，从而可以把微波导入清理室12。
圆锥18经由连接器32与清理室12相连。连接器32由焊接在清理室12顶部的底座环33和与底座环33连为一体的固定用凸缘34组成。与圆锥18相连的另一个凸缘35通过夹环36与凸缘34可松动地加紧在一起。
磁电管装置9还包含一个阻挡装置20和一个调谐装置21。阻挡装置20位于磁电管16正极22和清理室12之间，用来阻止清理室12中的颗粒进入波导17。调谐装置21位于波导17中，用来优化磁电管16与清理室12之间的连接。
阻挡装置20主要是一个微波可渗透的透明的圆形硬板23，与邻近清理室12的波导末端24毗连。硬板23的材料选择要求最小限度地吸收微波并最大限度地保护正极22免遭蒸汽和固体飞渣的侵害。硬板23同时还要抵御波导17内的热冲击。现有的氧化铝陶瓷盘，或可渗透的特氟隆(聚四氟乙烯)都是合适的材料。另外，硬板23厚度的变化同样会改变其特性，因此这点在选择材料是必须考虑在内。标准厚度约为4mm。硬板23最理想的空隙率为32％，其典型但并不唯一的一种成分构成方式如下Al2O399.07％SlO20.43％MgO0.20％ CaO0.22％Na2O0.04％ K2O微量 Fe2O30.05％ TiO2微量为了保持硬板23的清洁，尤其是避免其暴露在清理室12的一侧被蒸汽腐蚀或固体颗粒淤积。设备通过导气口25输入氮气流，气流穿过硬板23吹进清理室12，吹走硬板23附近的蒸汽和颗粒。
硬板23可以被固定在“U”形橡胶外壳或环37内。环37由高温硅酮制成，它紧紧吸住硬板23的边缘38，起到软垫和密封的作用。这样氮气流就会透过硬板23的表面被导入所要求的方向，而不会有多余的氮气从硬板23的边缘漏出。圆锥18的顶部39有一个夹环40，它被螺栓41固定在圆锥18的顶部39，其作用是使硬板23和环37保持在合适的位置上。
调谐装置21主要是一个可以预先设定并即时调整的调谐器26，理想情况下还包括一个凸入波导17内的可调节的螺杆27。调谐盘28被固定在调谐螺杆27的末端，它主要是用来在波导17内产生谐振。因此调谐器26作为一个专用的谐振调节器，其最适宜的位置就是在硬板23上产生反射最小的地方。所以，安装调谐器26时要考虑的可变因素包括硬板23的厚度，硬板23、调谐器26和正极22三者之间的距离，以及待处理垃圾的重量。
为了使波导17内部保持恒温以保护正极22，我们在波导17周围布置了一个水套29，用来冷却波导17。水套29与波导17靠近圆锥18的末端24连为一体，在其相对的两侧分别有入口30和出口31与水源相连。
磁电管16通电后清理周期就开始了。周期长度取决于待处理垃圾的质量和温度到达100℃所需的时间。整个运行过程由设备控制系统监控，以确保废物得到合理有效的处理。
在垃圾解聚过程中会产生含有氢氯酸等有害物质的蒸气，这些废气如果直接排放到空气中会造成环境污染。本发明中的废气净化系统43就是为了处理这些废气而设计的。废气净化系统43用氢氧化钠(NaOH)来除去废气中的氯化氢和氢氯酸(HCl)，并冷凝出任何100℃下呈液态或固态的物质。洗涤液的酸碱度通过增减氢氧化钠进行控制。
如图3所示，废气净化系统43由三个关联装置——文氏管44和两个并行塔45、46组成。运行文氏管44的压力由一个可潜入水中的泵47提供。泵47使洗涤液循环流经文氏管44，并流经并行塔45、46内位于48处的喷口。
在文氏管44顶部有一个喷嘴49，用来向文氏管44中喷水，形成对清理室12的轻微的负引力，并冷却进入辅助洗涤槽50内的热蒸气，冷凝出在室温下非气态的碳氢化合物。喷嘴49的位置由压缩气体调节，以便于蒸气管51在每个运行周期后都能被活塞52擦拭。在每一次清理过程中，喷嘴49处于低位，清理周期完毕后，喷嘴49上升到高位，此时活塞52作伸缩运动以清拭蒸气管51，然后喷嘴49落下进行下一循环。蒸气管51内壁的沉淀物被活塞52清除到清理室12中，与下一批废物一起被处理掉。同时，碳氢化合物经集中后在喷口53的协助下被导入撇渣器54，经撇渣器54分离后也进入下一循环，同下一批废物一起进行进一步分解。
气流在再循环泵55的作用下，流经辅助洗涤槽50，沿着管56进入主洗涤槽57。主洗涤槽57分为58和59两个间隔间，分属于并行塔45和46。气流进入一号洗涤间58后，向上进入一号塔45，与塔顶喷出的洗涤液充分接触后，从一号塔45顶流出，经由管60进入二号洗涤间59，然后，气流流经二号塔46，再次与塔顶喷出的洗涤液接触。泵61处装有NaOH添加器62，可以对洗涤液的pH值进行实时监控，并添加氢氧化钠以达到中和HCl的要求。
蒸气流出主洗涤槽57后，经热氧化器或涡轮63最终处理后排入大气。此时的废气已经是一种无害无污染的气体。
废气净化系统43同时也负责过滤从滤气室10排出的气体，气体直接进入主洗涤槽57。
当清理周期结束时三号闭合装置15便自动开启，被处理废物(主要是无菌的残余物)从清理室12被送进碾磨室14。清理周期结束后，第二批垃圾便可以进入滤气室10。三号闭合装置15一封闭，第二批垃圾就可以进入清理室12。
碾磨室14中装有制冷器81，负责控制此腔室中的温度，以达到冷却被处理废物的目的。进入碾磨室14后，被处理废物被传送器4运进碾磨机82，经碾磨粉碎后，在鼓风机83的气旋压力下，经管道84排入回收室85。
回收室85中有一个挡板86，用来挡下从管道84中排入的垃圾碎末。垃圾碎末经回收箱87集中后，门88便打开，传送器89把处理完毕的无毒无害无污染的垃圾碎末输送出医疗垃圾处理设备1。
下面结合图4至图7对闭合装置5、8和15作进一步说明。
闭合装置5、8和15具有相同的作用，即密封腔室，把工作中的腔室同医疗垃圾处理设备1的其它部分和外界环境隔离开来。如图4所示，闭合装置5、8和15都有一扇门64，通过平行排列的螺栓67悬挂在门框65上，可以关于门框65作一定幅度的平行运动。而门框65又被嵌接在凹字形楔66上。螺栓67的悬挂点处有一个压缩弹簧68，它使门64和门框65预先保持在远离静止门框69的位置上，在这一位置上闭合装置处于半闭合状态。门框65的密封条70、71被嵌在两道平行凹槽72内。密封条70、71可以是由硅酮制成的高温气体密封条，或者是由蒙乃尔铜-镍合金制成的微波密封条。在闭合密封的状态下有一个持续的压力把门64与密封条70、71压紧。因此，由差异的热膨胀、门64或门框65形状变化等因素引起的任何瞬间的变化，都能被持续的凸轮压力所纠正。
闭合装置5、8和15都有开启、部分闭合、闭合三种状态。门64的垂直运动使闭合装置在开启状态和部分闭合状态间转换，平行运动使闭合装置在部分闭合状态和闭合状态间转换。
门64的垂直运动依靠汽缸73来完成。汽缸73由棒74连接在门64上。当汽缸73缩回时，门64便移动到所示的开启位置，反之，门64便移动到部分闭合位置。在门64从开启位置向部分闭合位置运动过程中，弹簧68使门64和门框65偏离静止门框69，当门64到达最低位置，即部分闭合位置时，门64便在汽缸的驱动下迎着弹簧68的偏动力作平行运动，运动到完全闭合的位置。
一号闭合装置5中，门64的平行运动与闭合装置8和15有所不同。如图5所示，在一号闭合装置5中，门64的平行运动由一系列的汽缸75控制，每个汽缸75均与凸轮装置76相连接。设置凸轮装置76的目的是为了当被汽缸75驱动时，向门64施加一个反向作用力。而在闭合装置8和15中，门64的平行运动由门64一侧的一个主汽缸77控制。主汽缸77连接在横杆78上，横杆78的另一端连着一个致动螺杆79。致动螺杆79由连着三个凸轮臂80，凸轮臂80在水平方向上推动门64在半闭合和闭合的位置间运动。
在设备1中，二号闭合装置8和三号闭合装置15是反向的，它们朝闭合位置运动的方向都是向着清理室12。这样可以使清理室12的两端最大限度的得以密封。
权利要求
1.一种医疗垃圾微波解聚处理设备，包括垃圾处理系统和废气净化系统两部分，其特征是垃圾处理系统由滤气室(10)、清理室(12)、碾磨室(14)和回收室(85)四个腔室组成，分别负责医疗垃圾处理的滤气、解聚、碾磨、回收四个步骤，其中滤气室(10)、清理室(12)、碾磨室(14)均为密封室，滤气室(10)和碾磨室(14)的气压比清理室(12)略微高一些。
2.根据权利要求1所述的医疗垃圾微波解聚处理设备，其特征是滤气室(10)中装有输气管(6)和排气管(7)，用来输入氮气以清除设备中的氧气；清理室(12)包括大量磁电管装置(9)和灯丝变压器(13)，磁电管装置(9)包括矩形波导(17)、装在波导一侧的磁电管(16)和波导末端的圆锥状部件(18)，圆锥状部件的末端经由连接器(32)固定在清理室(12)的顶端，磁电管装置(9)还包括一个把磁电管(16)与清理室(12)隔离开的阻挡装置(20)，以及一个优化磁电管(16)与清理室(12)之间连接的调谐装置(21)，阻挡装置(20)主要是一个由特氟隆制成的微波可渗透的透明圆形硬板(23)，调谐装置(21)包括可以预先设定并即时调整的调谐器(26)和凸入波导(17)内的可调节螺杆(27)；碾磨室(14)包括制冷器(81)、碾磨机(82)和鼓风机(83)，与鼓风机(83相连的管道(84)通入回收室(85)中；回收室(85)与碾磨室(14)隔离，它包括输送经处理废物的管道(84)、回收箱(87)和传送器(89)。
3.根据权利要求1所述的医疗垃圾微波解聚处理设备，其特征是设备还包括一个表面成丝绒状的传送器(4)，在外界、滤气室(10)、清理室(12)、碾磨室(14)之间传输医疗垃圾。
4.根据权利要求1所述的医疗垃圾微波解聚处理设备，其特征是在外部与滤气室(10)之间、滤气室(10)与清理室(12)之间、清理室(12)与碾磨室(14)之间分别有一台闭合装置，它包括门框(65)和门(64)，还包括驱动门(64)在开启位置和部分闭合位置之间垂直运动的驱动装置(73)，以及驱动门(64)在部分闭合位置和闭合位置之间平行运动的汽缸组(75)或主汽缸(77)。
5.根据权利要求1所述的医疗垃圾微波解聚处理设备，其特征是废气净化系统(43)包括文氏管(44)、辅助洗涤槽(50)、主洗涤槽(57)、两个并行塔(45)(46)、NaOH添加器(62)、热氧化器或涡轮(63)，以及提供洗涤液循环压力的若干个潜水泵；文氏管(44)顶部装有可以上下运动的喷嘴(49)和用来擦拭蒸气管(51)内壁的活塞(52)；辅助洗涤槽(50)中装有洗涤液喷口(53)和分离碳氢化合物的撇渣器(54)；主洗涤槽(57)包括两个间隔间(58)(59)，分别与两个并行塔(45)(46)连为一体；两个并行塔顶都装有洗涤液喷口，可以向主洗涤槽(57)中喷射洗涤液；NaOH添加器(62)负责对洗涤液的pH值进行实时监控，并向洗涤液中添加NaOH，以中和废气中的HCl。
全文摘要
一种医疗垃圾微波解聚处理方法和设备，运用微波辐射使医疗垃圾发生解聚合作用，把复杂的有机化合物转化成无毒无害的简单化合物。它包括垃圾处理系统和废气净化系统两部分。垃圾处理系统包括滤气室、清理室、碾磨室和回收室四个腔室，分别负责垃圾处理过程中的滤气、解聚、碾磨、回收四个步骤。各腔室之间由闭合装置进行隔离密封，并有传送装置负责运送处理过程中的医疗垃圾。废气净化系统包括文氏管、辅助洗涤槽、主洗涤槽、NaOH添加器等，主要用氢氧化钠来除去废气中的氯化氢和氢氯酸，并冷凝出碳氢化合物，以保证废气的无污染排放。因而本发明是一种利用微波技术的高效率、无污染、低成本的新型的医疗垃圾处理方法。
文档编号B09B3/00GK1698984SQ200410026158
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月21日 优先权日2004年5月21日
发明者张松 申请人:张松