高校实验室废液信息化管理系统的设计及应用

张青青，杜 骁，何 征

(上海交通大学 资产管理与实验室处，上海 200240)

0 引 言

2016年我国环保部发布了《危险废物产生单位管理计划制定指南(环保部公告2016年第7号)》，要求我国境内产生危险废物的单位必须按照国家有关规定制定危险废物管理计划，并对如何制定危险废物管理计划进行了指导[1]。2018年我国生态环境部污染防治预算更是达到了5.03亿元[2]。《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中专门对危险废物的污染环境防治进行了特别规定，在危险废物收集、贮存、运输、处置等方面提出明确要求[3]。由此可见，国家对于环境的污染防治方面重视程度越来越高。随着高等教育的发展和高校科技创新能力的提升，高校实验室的科研教学活动更加频繁，实验室废液作为危险废物的一种，其排放及污染问题也越来越引起社会的关注。

高校实验室废液一般指在实验过程中产生的具有毒性或其他危险性，并且浓度或数量足以影响人体健康或污染环境的液态废弃物。实验室废液主要为液态的失效试剂、实验废弃物或中间产物(如各种有机溶剂，离心液，液体副产物等)以及各种高浓度的洗涤液[4]。因其成分复杂，有毒有害，排放量大且分布零散、难以收集，一直是安全管理工作中的重点和难点[5]。

1 国内高校实验室废液管理现状

1.1 管理模式精细化

高校对实验室废液的管理模式由以往的相对粗放管理逐渐过渡为精细化管理。由无专职部门和人员管理改变为设立专管的职能部门，配备专职的废液管理人员，实验室有了废液管理的管理主体。

高校专门制定了实验室废液管理相关的制度和措施，并将废液安全管理纳入宣传和教育培训环节，向师生传达政府要求、学校规章制度和废液处理知识等，师生的环保意识和对废液安全管理的重视程度有了显著提高，有效帮助高校将废液安全管理落实到行动中。

1.2 处置方式专业化

依据《中华人民共和国水污染防治法》[6]和《关于加强高等学校实验室排污管理的通知(教技〔2005〕3号)》[7]，含有重金属、病原体和难以实现生物降解的废水，不得稀释排放，必须按照规定单独处理达标后，方可排放，严禁把废液直接向外界排放，污染物排放频繁、超出排放标准的实验室，应安装符合环境保护要求的污染治理设施，保障污染治理设施处于正常工作状态并达标排放。

为了达到废液安全管理要求，保障师生安全及维护生态环境，高校选择将废液分类收集后进行专业性处置[4-5]。除采用蒸馏、酸碱中和法、活性炭吸附法等将少部分废液回收再利用外[8-10]，绝大多数高校选择委托校外优质的专业处置处理机构进行处理。

委托校外专业机构处置实验室废液的大致程序为：师生将废液分类收集在废液桶中—分类贮存—高校委托专业废液处置公司清运[5]。这种方法尤其适合处置高校不能自行处理的有毒有害废液[11]。处置技术主要包括焚烧法、物理化学法和生物法等，其中焚烧法因适用性强、处理较为彻底得以广泛应用[5,12-14]。

2 实验室废液管理中存在的问题

精细化的管理模式和专业化的处置方式虽然高校在废液管理方面取得了一定成效，有效保障了实验室和师生安全，但仍然存在以下问题：

(1) 分类不合理。这与高校没有制定合理、明确的废液分类标准有关。高校没有废液分类标准或者分类标准不明确，师生将按照不同的分类方法进行废液收集，出现废液类别繁杂的情况，提高了管理和处置的难度；分类标准不合理，规定过多，师生不易分辨和遵守，不仅需要消耗较多的人力和物力，而且容易将性质不相容的废液混合在一起，存在一定的风险[15-16]。

高校实验室废液成分复杂、性质多样，危险和污染程度各不相同，使得废液处置机构对待不同种类的废液有不同的处理方法，加之废液处置公司处理实验室废弃物的资质有限，通常不能处置所有类型的危险废弃物。因此，规范废液分类收集是十分必要，将直接关系到废液管理及处置工作能否顺利进行。

(2) 标识不规范。《危险废物贮存污染控制标准(GB18597—2001)》中规定，承装危险废物的容器上必须粘贴符合规定要求的标识。作为废液的“身份证”，符合标准、内容清晰明确的废液标识是高校准确统计废液的种类和数量等信息的来源，能够有效地帮助师生对废液进行分类，是废液处置公司选择废液处理方法的重要依据然而，废液桶上标识不规范，甚至未粘贴标识、临时粘贴标识的现象频繁发生，不仅降低了废液处置的工作效率，还带来极大的安全隐患。

(3) 监管不到位。高校实验室废液的排放具有不定时间、分散、无组织性特点[8]。只要高校教学或科研活动不停止，实验室中的废液将不断地产生。也就是说，废液从产生到最终处置，其产生量、种类和待处理量等信息都处于动态变更中。高校为了解实验室废液产生和贮存情况，安排废液处置工作，一般采用“师生-学院废液管理人员-校级废液管理部门”逐层报告的方式收集废液信息。这种方式耗时较长，忽略了废液信息动态变化的特征，导致高校收集的废液信息具有滞后性。高校缺少废液信息动态监管的途径，并不能实时监管废液信息，无法了解实验室废液的真实情况，影响后续废液处置工作的进行。

3 实验室废液信息化管理系统的设计

在国内校园信息化建设快速发展的背景下，校园网络的完善和统一身份认证的建立为高校各类型管理系统提供了坚实的物理保障。部分高校依托学校信息门户，以实现化学试剂的全生命周期管理为目的，建设了化学品采购管理系统，严格把控实验室试剂采购环节，合理降低危险化学试剂的采购量，实现了实验室化学试剂管理的源头控制。然而，因使用试剂产生的废液，即试剂全生命周期的末端管理环节较为薄弱，信息化程度有待提高。

从国内高校实验室废液管理现状出发，将校园互联网与实验室废液管理相结合，设计一套实验室废液信息化管理系统，对废液进行网络化动态监管，旨在推进实验室废液信息化管理进程，优化废液处置流程，提高管理部门的管理效率和服务质量。

实验室废液管理系统运用互联网技术，可实现系统内各功能模块之间的数据共享[17-18]。该系统的设计框架如图1所示。

3.1 多级用户授权应用

系统的登录及功能应用基于用户被分配的权限[19]。系统可实现授权逻辑，灵活定义学生、各级实验室废液管理员、主管部门的权限。系统账号与校园统一身份认证绑定，所涉及的学院、教师、学生等基础数据与校园网系统相连，定时进行数据同步。

3.2 功能模块

(1) 入库模块。废液产生后的申报入库由经过授权的师生登录系统进行申报。申报师生应根据系统提示，如实填写废液的种类、重量、主要成分、容器规格、贮存场所、负责人、联系方式等信息，并由系统生成包括废液信息及专属二维码的统一标识，打印标识后即可提交入库申请。实验室及学院的废液管理人员审核入库申请后，申报师生将废液贮存在废液仓库中，同时系统生成入库记录。

废液种类信息的填报应基于统一、合理的废液分类标准，并设计为必填项，在下拉框中选择输入。经过在系统中进行多次种类选择，让师生将对校内废液的分类有更清晰的认识，从而可以更好地进行收集。统一、合理的分类将极大地提高废液在校内贮存期间的安全性，同时为废液的清运和最终处理提供便利。

(2) 预约模块。高校委托专业处置机构处置废液的日期、处置种类、车辆预计载重量将被反应在废液管理系统的预约模块中。校内各学院废液管理人员可以根据仓库中废液的贮存情况，选择合适的日期进行预约。提交预约申请后，高校废液管理人员将于所选计划截止预约后受理。受理期间，各学院废液管理人员可进入预约模块进行查询。系统将根据各学院预约的废液种类和重量进行判断，如酸性和碱性废液尽量避免使用同一车辆装运、当次车辆的总预约重量不得超过预计载重量等。预约成功后，校级管理部门将根据预约情况安排清运。

为提高系统的实用性，可在预约模块增加红线警示功能。以仓库最大贮存量为参考值，设置各类废液的贮存警示量，即警示红线，当贮存总量超过警示红线时提醒提交废液清运预约申请警示红线可以按照公式(1)进行估算：

(1)

式中:S为警示红线；V为仓库有效容积；ν为单一废液桶的体积；W为单一废液桶装满后的重量；χ为百分比。

以25 L装废液桶为例，此时ν=25，依次计算仓库的有效贮存容积、仓库可容纳的塑料桶数量，估算出废液仓库的最大贮存量，将最大贮存量按百分比缩小后作为警示红线。百分比的选择应综合考虑废液产生规模、仓库使用率和天气因素。废液产生规模较大或高温天气时，废液不宜长期贮存，因此在保证仓库使用率的同时应适当降低警示量，从而通过合理增加清运频次来进行处理。

(3) 出库模块。主要用于记录废液出库信息。 管理人员可进行废液选择性出库，满足废液分类处置要求和仓库资源的最大化利用。在系统权限约束下，管理人员和师生能够对出库信息进行查询和更改。

该模块连接系统外废液二维码扫描终端。废液清运当天，管理人员扫描二维码后同意废液出库，废液的出库信息被实时传输到废液出库模块，入库模块和统计模块中的废液信息同步更新。

(4) 统计模块。依据信息共性进行分类，集中管理系统中动态信息[18]。管理人员输入指令后在线分析数据，自动查找关键字段信息，生成页面。关键字段可包括废液申报入库时填写和出入库信息。

利用统计功能，高校能够实时检索废液信息，监控废液产生和处置状态，同时确保废液信息数据的客观性，帮助及时发现问题，进而采取有效措施进行改进。

4 实验室废液信息化管理系统的应用

4.1 辅助废液处置过程，提高废液处置效率

废液处置将采用“线上+线下”综合管理模式，“线上”废液信息管理系统为“线下”废液处置提供信息化辅助，加快废液处置进程，提高废液处置效率。

图2 “线上+线下”废液处置模式

废液信息上报实验室废液信息化管理系统后，系统自动记录废液产生情况，省去管理人员用文档记录的麻烦。粘贴系统生成的固定格式废液标识，①生成废液标识的过程中可以强化师生对校内废液分类标准的认识，②能够规范废液标识的使用，杜绝不贴标识或乱贴标识的现象。

管理人员通过扫描标识二维码查询废液信息，对废液进行验收入库和扫码出库。废液分类贮存等待清运期间，管理人员可以在系统中随时查看各类废液的申报数据，了解废液贮存状态，同时关注系统的处置模块中发布的清运工作安排，及时预约废液处置时间，缩短各类废液贮存时长。废液离开仓库时，管理人员通过扫描二维码确认出库，系统数据库接收到二维码扫描端的信息后，自动生成废液出库记录并统计更新废液贮存信息。

4.2 优化数据统计分析，利于制定废液分类标准

在实验室废液信息化管理工作中，信息的查询统计应当是一项非常重要的工作。管理人员可以通过收集、分析废液信息，制定合理的分类标准，改进废液管理方式，提高实验室废液管理水平。

然而，废液管理人员不得不面对数据缺失、数据量大难以统计的问题。目前，高校对废液信息的统计主要依靠手工记录，耗费时间和人力的同时还会出现少记、漏记、不记的情况[20]。 传统的手动式废液统计方法不适用于大批量的数据，数据分析工作量巨大，且文档难以有效地组织和维护。

采用基于系统数据库的废液信息管理方式，系统将在检测到数据更新后自动管理废液信息，基于数据库完成数据的存储和统计分析，优化大批量废液数据的统计分析工作[18]。系统记录和统计废液的种类、不同种类废液的入库量及处置量，说明各类废液在总废液中占有的比例，为制定废液分类标准提供有效数据支撑，有助于高校通过分析系统数据，制定明确、合理的废液分类标准。

4.3 实现废液信息动态监管

实验室废液信息化管理系统能够自动统计各学院废液的动态数据，管理人员可以通过系统实时查询废液管理情况。例如，通过查询废液申报入库的数据了解废液产生的量；废液出库数据能够说明废液处置的规模[18]。通过实验室废液信息化管理系统的应用，废液从产生到处置周期内的数据具有可查性、可追溯性，废液信息可以得到具体统计，保障数据的有效性，为高校后续废液管理工作的开展提供有力的数据支持和明确的指导方向。

5 结 语

设计和应用实验室废液信息管理系统的最终目的是提高废液管理、服务水平，不仅能够优化废液处置过程，提高废液处置效率，而且可以动态反应校内废液的产生、贮存和处置等情况，提供畅通的废液信息交流渠道，实现废液信息的动态管理；通过对废液数据信息进行统计和分析，有助于制定和完善废液分类标准。

然而，提高系统的使用效果不仅需要系统各方面的相互配合和废液分类标准的制定，还应解决系统数据的网络安全性问题。整个系统网络处于开放的体系结构中，保护数据信息安全是系统设计和应用过程中必须思考的环节。应重视数据安全问题，在后续工作中提出解决办法，保护系统数据库信息和师生信息。