污水处理领域专利发展动态 污水处理专利

　　污水处理技术经过100多年的发展，在我国表现出良好的发展势头。该领域创新点，革新点，热点较多；自主知识产权优势明显，利于技术发展。污水处理作为可持续发展战略的重要一环，在未来的发展中前途光明，各企业应抓住机遇，立争在污水处理领域走出一条改革创新的阳光大道。
　　
　　技术背景
　　
　　生活污水，工业废水、被污染的雨水以及其他形式的污水总称为污水。其中的污染物成分相当复杂，污水处理主要就是利用某种方法把污水中的污染物分离出来或者将其转化分解成无害的稳定物质，从而使污水得到净化。
　　污水处理技术按照原理可以大致分为物理处理法，化学处理法以及生物处理法。
　　物理处理法是利用物理作用将污水中的污染物进行处理、分离或回收。常见的方法有沉淀、浮选、离心、过滤、蒸发等。化学处理法是利用化学反应的作用，将污水中的污染物进行转化，分离、分解。常见的方法有混凝、中和、电解、氧化还原、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。生物处理法是利用微生物能够降解代谢有机物的原理，处理污水中的有机污染物质。主要分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法等。
　　
　　专利总体布局
　　
　　由于污水处理的相关专利均对应于国际专利分类中的CO2F小类，即水、废水，污水或污泥的处理，因此，对该小类中包含的专利数据的分析基本可以反映污水处理技术在中国的发展现状。
　　
　　图1是从2000年到2006年，国内涉及污水处理的专利数量变化图。经统计，从1985年起至今，中国专利文献中涉及污水处理的专利文献共23830篇，而其中从2000年到2006年，涉及污水处理的专利数量就占到了60％，共14290篇，可见，近年来污水处理技术的革新得到了越来越多的重视。从图中可以看出，污水处理相关专利逐年递增，增长趋势平稳，在一定程度上反映了该领域技术呈现良性的发展趋势。
　　图2是从2000年到2006年，按照涉及污水处理专利类别进行分别统计的数量变化图。从图中可以看出，在污水处理领域中，发明专利和实用新型专利总体上都是呈增长趋势，但发明专利所占的比重越来越大。从两种专利的特点来看，发明专利的稳定性和保护年限都高于实用新型专利；从企业角度来看，重要的技术往往倾向于用发明专利来获得更长久、更稳定的保护。因此，从中我们可以看出，企业科研院所对污水处理技术的发展及保护重视程度越来越高，体现在专利数量上就是发明专利的比重明显增加。
　　
　　图3是从1985年起至今，中国专利文献中涉及污水处理的中外专利数量比较。从中可以看出，国内发明创造的数量明显高于国外，占专利总量的87％以上，造成该现象的原因主要为国内对于污水处理的需求以及可持续发展战略的实施，对该领域的技术发展起到了促进作用，整个行业呈现蓬勃发展的态势。在国内，该领域专利分布比较分散，没有出现明显的某个企业或多个企业进行技术垄断的趋势，因此，对于各企业研究院校来说，目前的专利保护氛围有利于技术的发展革新，该行业发展前景光明。
　　图4是从1965年起至今，中国专利文献中涉及污水处理的外国专利国别分布情况，从中可以看出，在该领域，美国和日本专利分布较为集中，两国专利总量占到所有外国专利的一半以上，考虑到国家科技水平，在国内进行科技研发技术革新时，应该对这两个国家的技术发展进行研究参考和借鉴。
　　
　　专利分类布局
　　
　　根据国际分类号的统计，在污水处理领域中，物理处理法、化学处理法以及生物处理法所占比重大致如下图所示。
　　
　　由于国家对工业污染的治理力度不断加大，而化学处理法常用于工业废水的处理，因此，在图5中与工业废水的处理相关的化学处理法所占的比重较大。而生物处理法作为新兴的污水处理方式，也占有一定比重。
　　图6是针对污水处理中物理处理法、化学处理法以及生物处理法3种常见处理方法，分别对其涉及的专利数量，按年度进行统计。可以看出，污水处理中涉及这3种处理方式的专利，均保持每年递增的势头。
　　图7反映的是以2000年为分界，3种污水处理方式各自阶段专利数量所占的比例。从中可以看出，3种处理方式在2000年后均出现了大量专利，超过各自专利总量的60％以上。而且可以看出，生物处理法作为新兴处理方式，2000年后的专利竞占该类别全部专利的近80％，增长势头更加明显。
　　图8反映的是从2001年至2006年，每年3种污水处理方式涉及的专利数量较上年净增长的数据情况。从中可以看出，生物处理方式近年来保持了增量上升的态势，在一定程度上表明了，在污水处理领域中，生物处理法的研究是一个重点热点，值得关注。
　　
　　热点领域专利布局
　　
　　生物处理法作为污水处理领域的一个热点，在技术内容上主要包括生物膜法、活性污泥法、单纯厌氧法，单纯好氧法以及厌氧好氧相结合的处理方法。根据技术内容的不同，结合专利数据统计，结果如下表所示。
　　图9反映的是从2001年至2006年，每年各种生物处理方式涉及的专利数量较上年净增长的数据情况。从中可以看出活性污泥法和厌氧法是热点中的热点，其专利数量发展较快，在2006年甚至出现了专利数量激增的情况。而其他几种生物处理方式发展则相对平稳。技术发展重点区域由此可见一斑。
　　
　　
　　热点区域分析
　　
　　生物处理法中技术发展最为活跃的是活性污泥法，从传统的活性污泥法开始，污泥负荷率、曝气池进水点位置、曝气池池型等方面都得到很多改进，产生了一系列的改进型活性污泥法，例如，标准活性污泥法、厌氧一好氧活性污泥法(A/O，AA/O)、间歇式活性污泥法(SBR)，改良型SBR法(MSBR)等。对于曝气方式也取得了很大成果，例如，纯氧曝气、深井曝气、射流曝气等，增大了氧转移率，使曝气池中氧气浓度增加。其中涉及的氧化沟工艺也衍生出很多种类，如卡鲁塞尔式氧化沟、奥贝尔式氧化沟、交替工作式氧化沟以及一体化氧化沟。活性污泥法主要发展方向是提高污泥沉降性和生化反应速率，提高供氧效率降低能耗以及解决对剩余污泥的处理成本问题等。
　　生物处理法中的生物膜法在污水处理中也得到了广泛运用，适合高浓度生活污水和有机工业废水的处理。该技术的主要发展热点在生物膜反应器的改进上，传统的生物膜反应器分为生物滤池，生物转盘以及淹没式生物滤池。目前，较为新型的生物膜反应器有生物流化床、移动床生物膜反应器(MBBR)、升流式厌氧污泥床一厌氧生物滤池(UASB―AF)、微孔膜生物反应器、序批式生物膜反应器(SBBR)以及曝气生物滤池(BAF)。在发展方向上，主要集中在微生物于载体表面的固定机理，进一步提高各种膜反应器的净化功能以及使生物反应器达到节能和自动控制。
　　除了生物处理法领域，物理处理法和化学处理法领域也有一些值得关注的热点，例如，物理处理法中利用磁分离技术对污水的处理以及渗透膜技术在水质净化中的应用，化学处理法中新型氧化剂的使用以及活性炭工艺的改进等。除此之外，生物处理法、物理处理法和化学处理法相结合的新工艺也层出不穷，通过合理结合可以弥补仅使用单纯处理方法的不足，扬长避短，例如，在生物处理的曝气池中投加铁盐，可以使脱磷效果明显提高并增加活性污泥浓度，使得生物处理的效果更加稳定。
　　总而言之，从以上分析可以看出，污水处理技术经过100多年的发展，仍然活力四射，在我国更是表现出良好的发展势头。从技术层面上看，该领域创新点、革新点、热点较多：从专利层面上看，自主知识产权优势明显，有利于技术发展。污水处理作为可持续发展战略的重要一环，在未来的发展中前途光明。各企业科研院所应该抓住机遇，通过引进好的技术方法，并结合本国的国情，不断地加以总结，在实践中立足根本，在污水处理领域走出一条改革创新的阳光大道。