高校實驗室廢液信息化管理系統的設計及應用

張青青，杜 驍，何 征

(上海交通大學 資產管理與實驗室處，上海 200240)

0 引 言

2016年我國環保部發布了《危險廢物產生單位管理計劃制定指南(環保部公告2016年第7號)》，要求我國境內產生危險廢物的單位必須按照國家有關規定制定危險廢物管理計劃，并對如何制定危險廢物管理計劃進行了指導[1]。2018年我國生態環境部污染防治預算更是達到了5.03億元[2]。《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》中專門對危險廢物的污染環境防治進行了特別規定，在危險廢物收集、貯存、運輸、處置等方面提出明確要求[3]。由此可見，國家對于環境的污染防治方面重視程度越來越高。隨著高等教育的發展和高校科技創新能力的提升，高校實驗室的科研教學活動更加頻繁，實驗室廢液作為危險廢物的一種，其排放及污染問題也越來越引起社會的關注。

高校實驗室廢液一般指在實驗過程中產生的具有毒性或其他危險性，并且濃度或數量足以影響人體健康或污染環境的液態廢棄物。實驗室廢液主要為液態的失效試劑、實驗廢棄物或中間產物(如各種有機溶劑，離心液，液體副產物等)以及各種高濃度的洗滌液[4]。因其成分復雜，有毒有害，排放量大且分布零散、難以收集，一直是安全管理工作中的重點和難點[5]。

1 國內高校實驗室廢液管理現狀

1.1 管理模式精細化

高校對實驗室廢液的管理模式由以往的相對粗放管理逐漸過渡為精細化管理。由無專職部門和人員管理改變為設立專管的職能部門，配備專職的廢液管理人員，實驗室有了廢液管理的管理主體。

高校專門制定了實驗室廢液管理相關的制度和措施，并將廢液安全管理納入宣傳和教育培訓環節，向師生傳達政府要求、學校規章制度和廢液處理知識等，師生的環保意識和對廢液安全管理的重視程度有了顯著提高，有效幫助高校將廢液安全管理落實到行動中。

1.2 處置方式專業化

依據《中華人民共和國水污染防治法》[6]和《關于加強高等學校實驗室排污管理的通知(教技〔2005〕3號)》[7]，含有重金屬、病原體和難以實現生物降解的廢水，不得稀釋排放，必須按照規定單獨處理達標后，方可排放，嚴禁把廢液直接向外界排放，污染物排放頻繁、超出排放標準的實驗室，應安裝符合環境保護要求的污染治理設施，保障污染治理設施處于正常工作狀態并達標排放。

為了達到廢液安全管理要求，保障師生安全及維護生態環境，高校選擇將廢液分類收集后進行專業性處置[4-5]。除采用蒸餾、酸堿中和法、活性炭吸附法等將少部分廢液回收再利用外[8-10]，絕大多數高校選擇委托校外優質的專業處置處理機構進行處理。

委托校外專業機構處置實驗室廢液的大致程序為：師生將廢液分類收集在廢液桶中—分類貯存—高校委托專業廢液處置公司清運[5]。這種方法尤其適合處置高校不能自行處理的有毒有害廢液[11]。處置技術主要包括焚燒法、物理化學法和生物法等，其中焚燒法因適用性強、處理較為徹底得以廣泛應用[5,12-14]。

2 實驗室廢液管理中存在的問題

精細化的管理模式和專業化的處置方式雖然高校在廢液管理方面取得了一定成效，有效保障了實驗室和師生安全，但仍然存在以下問題：

(1) 分類不合理。這與高校沒有制定合理、明確的廢液分類標準有關。高校沒有廢液分類標準或者分類標準不明確，師生將按照不同的分類方法進行廢液收集，出現廢液類別繁雜的情況，提高了管理和處置的難度；分類標準不合理，規定過多，師生不易分辨和遵守，不僅需要消耗較多的人力和物力，而且容易將性質不相容的廢液混合在一起，存在一定的風險[15-16]。

高校實驗室廢液成分復雜、性質多樣，危險和污染程度各不相同，使得廢液處置機構對待不同種類的廢液有不同的處理方法，加之廢液處置公司處理實驗室廢棄物的資質有限，通常不能處置所有類型的危險廢棄物。因此，規范廢液分類收集是十分必要，將直接關系到廢液管理及處置工作能否順利進行。

(2) 標識不規范。《危險廢物貯存污染控制標準(GB18597—2001)》中規定，承裝危險廢物的容器上必須粘貼符合規定要求的標識。作為廢液的“身份證”，符合標準、內容清晰明確的廢液標識是高校準確統計廢液的種類和數量等信息的來源，能夠有效地幫助師生對廢液進行分類，是廢液處置公司選擇廢液處理方法的重要依據然而，廢液桶上標識不規范，甚至未粘貼標識、臨時粘貼標識的現象頻繁發生，不僅降低了廢液處置的工作效率，還帶來極大的安全隱患。

(3) 監管不到位。高校實驗室廢液的排放具有不定時間、分散、無組織性特點[8]。只要高校教學或科研活動不停止，實驗室中的廢液將不斷地產生。也就是說，廢液從產生到最終處置，其產生量、種類和待處理量等信息都處于動態變更中。高校為了解實驗室廢液產生和貯存情況，安排廢液處置工作，一般采用“師生-學院廢液管理人員-校級廢液管理部門”逐層報告的方式收集廢液信息。這種方式耗時較長，忽略了廢液信息動態變化的特征，導致高校收集的廢液信息具有滯后性。高校缺少廢液信息動態監管的途徑，并不能實時監管廢液信息，無法了解實驗室廢液的真實情況，影響后續廢液處置工作的進行。

3 實驗室廢液信息化管理系統的設計

在國內校園信息化建設快速發展的背景下，校園網絡的完善和統一身份認證的建立為高校各類型管理系統提供了堅實的物理保障。部分高校依托學校信息門戶，以實現化學試劑的全生命周期管理為目的，建設了化學品采購管理系統，嚴格把控實驗室試劑采購環節，合理降低危險化學試劑的采購量，實現了實驗室化學試劑管理的源頭控制。然而，因使用試劑產生的廢液，即試劑全生命周期的末端管理環節較為薄弱，信息化程度有待提高。

從國內高校實驗室廢液管理現狀出發，將校園互聯網與實驗室廢液管理相結合，設計一套實驗室廢液信息化管理系統，對廢液進行網絡化動態監管，旨在推進實驗室廢液信息化管理進程，優化廢液處置流程，提高管理部門的管理效率和服務質量。

實驗室廢液管理系統運用互聯網技術，可實現系統內各功能模塊之間的數據共享[17-18]。該系統的設計框架如圖1所示。

3.1 多級用戶授權應用

系統的登錄及功能應用基于用戶被分配的權限[19]。系統可實現授權邏輯，靈活定義學生、各級實驗室廢液管理員、主管部門的權限。系統賬號與校園統一身份認證綁定，所涉及的學院、教師、學生等基礎數據與校園網系統相連，定時進行數據同步。

3.2 功能模塊

(1) 入庫模塊。廢液產生后的申報入庫由經過授權的師生登錄系統進行申報。申報師生應根據系統提示，如實填寫廢液的種類、重量、主要成分、容器規格、貯存場所、負責人、聯系方式等信息，并由系統生成包括廢液信息及專屬二維碼的統一標識，打印標識后即可提交入庫申請。實驗室及學院的廢液管理人員審核入庫申請后，申報師生將廢液貯存在廢液倉庫中，同時系統生成入庫記錄。

廢液種類信息的填報應基于統一、合理的廢液分類標準，并設計為必填項，在下拉框中選擇輸入。經過在系統中進行多次種類選擇，讓師生將對校內廢液的分類有更清晰的認識，從而可以更好地進行收集。統一、合理的分類將極大地提高廢液在校內貯存期間的安全性，同時為廢液的清運和最終處理提供便利。

(2) 預約模塊。高校委托專業處置機構處置廢液的日期、處置種類、車輛預計載重量將被反應在廢液管理系統的預約模塊中。校內各學院廢液管理人員可以根據倉庫中廢液的貯存情況，選擇合適的日期進行預約。提交預約申請后，高校廢液管理人員將于所選計劃截止預約后受理。受理期間，各學院廢液管理人員可進入預約模塊進行查詢。系統將根據各學院預約的廢液種類和重量進行判斷，如酸性和堿性廢液盡量避免使用同一車輛裝運、當次車輛的總預約重量不得超過預計載重量等。預約成功后，校級管理部門將根據預約情況安排清運。

為提高系統的實用性，可在預約模塊增加紅線警示功能。以倉庫最大貯存量為參考值，設置各類廢液的貯存警示量，即警示紅線，當貯存總量超過警示紅線時提醒提交廢液清運預約申請警示紅線可以按照公式(1)進行估算：

(1)

式中:S為警示紅線；V為倉庫有效容積；ν為單一廢液桶的體積；W為單一廢液桶裝滿后的重量；χ為百分比。

以25 L裝廢液桶為例，此時ν=25，依次計算倉庫的有效貯存容積、倉庫可容納的塑料桶數量，估算出廢液倉庫的最大貯存量，將最大貯存量按百分比縮小后作為警示紅線。百分比的選擇應綜合考慮廢液產生規模、倉庫使用率和天氣因素。廢液產生規模較大或高溫天氣時，廢液不宜長期貯存，因此在保證倉庫使用率的同時應適當降低警示量，從而通過合理增加清運頻次來進行處理。

(3) 出庫模塊。主要用于記錄廢液出庫信息。 管理人員可進行廢液選擇性出庫，滿足廢液分類處置要求和倉庫資源的最大化利用。在系統權限約束下，管理人員和師生能夠對出庫信息進行查詢和更改。

該模塊連接系統外廢液二維碼掃描終端。廢液清運當天，管理人員掃描二維碼后同意廢液出庫，廢液的出庫信息被實時傳輸到廢液出庫模塊，入庫模塊和統計模塊中的廢液信息同步更新。

(4) 統計模塊。依據信息共性進行分類，集中管理系統中動態信息[18]。管理人員輸入指令后在線分析數據，自動查找關鍵字段信息，生成頁面。關鍵字段可包括廢液申報入庫時填寫和出入庫信息。

利用統計功能，高校能夠實時檢索廢液信息，監控廢液產生和處置狀態，同時確保廢液信息數據的客觀性，幫助及時發現問題，進而采取有效措施進行改進。

4 實驗室廢液信息化管理系統的應用

4.1 輔助廢液處置過程，提高廢液處置效率

廢液處置將采用“線上+線下”綜合管理模式，“線上”廢液信息管理系統為“線下”廢液處置提供信息化輔助，加快廢液處置進程，提高廢液處置效率。

圖2 “線上+線下”廢液處置模式

廢液信息上報實驗室廢液信息化管理系統后，系統自動記錄廢液產生情況，省去管理人員用文檔記錄的麻煩。粘貼系統生成的固定格式廢液標識，①生成廢液標識的過程中可以強化師生對校內廢液分類標準的認識，②能夠規范廢液標識的使用，杜絕不貼標識或亂貼標識的現象。

管理人員通過掃描標識二維碼查詢廢液信息，對廢液進行驗收入庫和掃碼出庫。廢液分類貯存等待清運期間，管理人員可以在系統中隨時查看各類廢液的申報數據，了解廢液貯存狀態，同時關注系統的處置模塊中發布的清運工作安排，及時預約廢液處置時間，縮短各類廢液貯存時長。廢液離開倉庫時，管理人員通過掃描二維碼確認出庫，系統數據庫接收到二維碼掃描端的信息后，自動生成廢液出庫記錄并統計更新廢液貯存信息。

4.2 優化數據統計分析，利于制定廢液分類標準

在實驗室廢液信息化管理工作中，信息的查詢統計應當是一項非常重要的工作。管理人員可以通過收集、分析廢液信息，制定合理的分類標準，改進廢液管理方式，提高實驗室廢液管理水平。

然而，廢液管理人員不得不面對數據缺失、數據量大難以統計的問題。目前，高校對廢液信息的統計主要依靠手工記錄，耗費時間和人力的同時還會出現少記、漏記、不記的情況[20]。 傳統的手動式廢液統計方法不適用于大批量的數據，數據分析工作量巨大，且文檔難以有效地組織和維護。

采用基于系統數據庫的廢液信息管理方式，系統將在檢測到數據更新后自動管理廢液信息，基于數據庫完成數據的存儲和統計分析，優化大批量廢液數據的統計分析工作[18]。系統記錄和統計廢液的種類、不同種類廢液的入庫量及處置量，說明各類廢液在總廢液中占有的比例，為制定廢液分類標準提供有效數據支撐，有助于高校通過分析系統數據，制定明確、合理的廢液分類標準。

4.3 實現廢液信息動態監管

實驗室廢液信息化管理系統能夠自動統計各學院廢液的動態數據，管理人員可以通過系統實時查詢廢液管理情況。例如，通過查詢廢液申報入庫的數據了解廢液產生的量；廢液出庫數據能夠說明廢液處置的規模[18]。通過實驗室廢液信息化管理系統的應用，廢液從產生到處置周期內的數據具有可查性、可追溯性，廢液信息可以得到具體統計，保障數據的有效性，為高校后續廢液管理工作的開展提供有力的數據支持和明確的指導方向。

5 結 語

設計和應用實驗室廢液信息管理系統的最終目的是提高廢液管理、服務水平，不僅能夠優化廢液處置過程，提高廢液處置效率，而且可以動態反應校內廢液的產生、貯存和處置等情況，提供暢通的廢液信息交流渠道，實現廢液信息的動態管理；通過對廢液數據信息進行統計和分析，有助于制定和完善廢液分類標準。

然而，提高系統的使用效果不僅需要系統各方面的相互配合和廢液分類標準的制定，還應解決系統數據的網絡安全性問題。整個系統網絡處于開放的體系結構中，保護數據信息安全是系統設計和應用過程中必須思考的環節。應重視數據安全問題，在后續工作中提出解決辦法，保護系統數據庫信息和師生信息。