我国一体化污水处理设施相关专利技术分析及展望

我国一体化污水处理设施相关专利技术分析及展望

 

一体化污水处理设施是将传统的生物处理工艺中的反应?沉淀和污泥回流等集中于一个反应器中完成的设施,实现了设备小型化?一体化?一体化技术提高了反应器耐受水质和水量冲击的能力,可以有效去除水中污染物,并且占地面积少,节省动力,运行稳定? 当前,一体化污水处理设施广泛应用于农村地区生活污水处理及小规模的河道水污染治理和应急污水处理等,成为污水处理设施的重要组成部分,因此有必要梳理现有技术情况,方便在研究和实践中借鉴已有的技术? 一体化污水处理设施相关专利是一体化污水处理设施技术创新成果的核心代表,在推进全国生态文明建设,打赢污染防治攻坚战的推动下,我国一体化污水处理设施相关专利发展迅速?本文以“一体化”和“污水”两个关键词及“2023年1月1日”为时间界限进行检索,重点检索发明专利中一体化污水处理设施相关专利的技术特征,并进行归纳分析,选取具有代表性的专利新型分析,在此基础上分析一体化污水处理设施的发展方向并提出建议?

一、专利统计分析

本文所用的专利数据来自大为专利搜索引擎?大为专利数据库收录了100多个国家和地区的专利信息,并且每周更新来自国家知识产权局的相关专利信息?本文所用的专利检索式为:(TAC=(一体化and污水)(PLD<=(2023.01 .01) 。

1.专利数量及分布

中国大陆已经成为全球一体化污水处理设施相关领域技术创新的重要目标市场,面向大陆市场的中国一体化污水处理设施相关专利数持续攀升(见图 1)?1985-2007年,专利规模较小?2008年后,三种类型的专利均出现不同程度的增长,后期发明专利的授权数量走势较为平缓,但数量明显高于2007年之前(由于专利受理日期的影响,图中数据统计日期截止至2020年12月31 日)?就总体规模而言,中国属于全球一体化污水处理设施相关领域技术创新的主力军,是专利大国(见表1),但相对而言,并非专利强国,创新质量有待加强?中国发明专利授权率为25.73%,而日本为39.44%,韩国为71.11%,美国为92.86%,授权率明显低于其他国家?2. 专利状态

在已经授权的发明专利里(见表2),仅有4项是因为期限届满导致的专利无权,该数量明显低于实用新型专利,未缴年费导致专利无权的有311项,因此,发明专利的泡沫率为17.79%,期限届满率为0.23%,有效率为66.53%?

 

在实用新型专利里,有196项是因为期限届满导致的专利无权,因避免重复放弃的有153项,其他导致专利无权的有2998项,因此,实用新型专利的泡沫率为25.48%,期限届满率为1.66%,有效率为72.85%?由此可见,我国的发明授权专利和实用新型专利的泡沫率较高,能够完成一个专利周期的专利很少, 相关从业主体缺乏知识产权管理和保护意识,对知识产权的认识和重视不到位?

3.专利转化

本文以专利的许可与转让表示专利的转化,由于缺 少统计量,暂不考虑专利申请人自行利用的情况(见表 3)?《2022年中国专利调查报告》显示,我国2022年专利许可率为9.5%,专利转让率为5.1%,对比可以看出,我国一体化污水处理设施相关发明专利授权和实用新型专利的许可率明显低于全国水平,但专利转让率高于全国水平,且发明专利授权的许可率和转让率都高于实用新型专利,这是由于发明专利在审查时多了实质审查,故其创新性明显高于实用新型专利,其被许可和转让的性价比更高?此外,由于专利被许可后,专利权仍在原申请人处,被许可人需支付许可费给申请人,许可费通常根据收益按照一定比例支付,而专利转让相当于买断专利权,从而产生的收益归被转让人所有, 环保项目近些年发展较快,产生的收益也较多,所以专利转让更受青睐?

4. 主体分布

从整体来看(见表4),我国一体化污水处理设施技术创新以科研院所(高校?研究所等)和设备企业为主力军,前者在发明专利申请及发明专利授权中占比较高,后者在实用新型专利授权中占比较高?    科研院所作为研发主体,对于成果的类型有特殊的要求?以高校为例,国内部分高校对于教师及学生的专利考核要求逐渐由发明专利申请或实用新型专利授权均可过渡到发明专利授权,在这一风向下,高校的发明专利申请较多,且得益于高校人才云集,教师及学生有大量的精力从事研发,故其发明专利授权数量也较高?同时科研院所的发明专利申请授权率较高?设备企业虽然在整个专利申请量上占优,但其发明专利申请的授权率较低?相对于发明专利的审核流程,实用新型专利的审核则简单一些,实用新型专利的审核中没有实质审查,故其审查速度快?授权率高, 同时在企业创新的带动下,实用新型专利的申请具有明显的优势,故设备企业更乐于申请实用性专利?

二、一体化污水处理设施相关专利分析

进一步针对检索到的专利进行筛选,着重考察了相关授权发明专利与发明专利申请相关的一体化污水处理设施专利?通过对上述专利的分析可以发现,我国一体化污水处理设施相关专利主要可以分为4 个类型,分别为:(1)工艺改进类?(2)不同场景改进类?(3) 配件研发类?(4)结构改进类?上述四类专利里,工艺改进类和不同场景改进类专利申请量较多?工艺改进类专利申请人多为科研院所, 依托科研院所对于基础科学研究的优势,其对于新工艺的研发具有较为深入的研究?工艺改进类主要聚焦于对污水常规工艺的改进,通常是在常规生物处理?膜处理等工艺的基础上进行优化而得来,也有通过实验室研究变形而来的,如芬顿处理系统?高级氧化等?不同场景 改进类的专利其申请人多为科研院所和设备企业,这类专利聚焦于多种工业污水处理应用,如石油废水处理? 造纸污水处理等,这类处理工艺与常规污水处理工艺具有较大的差别,主要为针对某一的应用场景进行有针对性的创造?对于前面两种专利类型而言,配件研发类和结构改进类的专利的关注面较窄,其主要针对与现有技术中存 在的问题,做出的针对某一细节的改进,这些专利需要 依托于前面两种专利,在其基础上进行创新,虽然其当前专利数量较少,但随着后续前两种专利的转化实施, 在实际运行中出现一些具体问题待完善时,配件研发类 和结构改进类的专利数量将会有一定的提升?

三、展望与建议

1. 前沿技术展望

当前一体化污水工艺改进类专利主要面向农村污水处理且数量较多,且农村污水的水质特征较为常规,已有的工艺已基本可以解决现有的污水问题,后续发展中相关专利的数量将会下降?对于不同场景改进类的专利而言,其主要面向不同的工业污水处理,多聚焦于石油?化工?造纸?印染等方面,但随着国家不断加大环境保护力度,越来越多的工业污水需要处理,并且许多新兴的污染物也需要处理? 因此,除了较为常见的工业污水处理类型外,其他的工业污水处理方面仍有一定的研究空间,可针对其水质特征,研究相对应的污水处理工艺?配件研发类的专利是在前述专利类型的基础上进行研发的,该类专利数量较少,但是后续数量将会有一定可观的增长,工艺改进类?不同场景改进类的专利多基于实验室场景,实验条件较为理想?但应用在实际中, 就会面临各种各样的问题,因此在实际应用的基础上对出现的问题进行优化解决将是后续一体化污水处理专利里的重要方向,例如可以从防止填料堆积,管道堵塞疏通等方面入手?结构改进类专利与配件研发类专利类似,也是在前述两种类型专利的基础上进行研发的,主要针对实际问题及进行探究,如在冬季寒冷地区,一体化污水处理 设施的保温问题,可以通过结构的改进或者装备材料的改进来实现;并且对于农村污水每天不同时段污水量变化大以及每年不同月份污水量变化大的问题进行深入研究,对一体化设备内部进行结构的改进,如设置相关的移动设施,实现不同处理单元池容的可变调节,来应对 不同的污水量等等?

2. 建议

随着技术的发展,具有颠覆性的发明创造很难实现, 基本上是在一个小的技术难点上进行改造,实现一个专利的产生?以问题为导向,通过多个小的技术难点改造, 以点带面,实现整个一体化污水处理技术的进步?通过利用现有技术或者总结归纳他人的专利技术,发现存在或忽略的可能导致污水处理效果变差的问题,结合自身 经验与知识储备,或者借鉴其他领域解决问题的方法, 解决一体化污水处理设施存在的问题,创新出更为合理 有效的专利技术?

（1）优化专利布局一体化污水处理设施(设备)专利的申请,应从多个维度进行,如设备整体,对应的防堵措施,流程优化措施等多个方面进行保护,避免其他企业钻空子,在本企业专利的基础上申请技术优化的专利,导致企业后续优化产品途径变窄,甚至受制于人?企业对专利申请进行布局,搭建全方位的专利保护网,保护企业知识产权, 并形成一定的技术优势,增强企业竞争力?

（2） 提高专利授权率：当前,我国一体化污水处理设施(设备)相关专利的授权率并不高,多数专利在申请时撰写的技术方案与现有技术的相似度较高,缺乏创新性?通常的专利文本, 都是针对某一问题的解决,而这种问题的解决方法通常由较多相似的方法,研发人员可以在较为创新的方法上 对问题进行解决,同时对方案进行充分的考虑,未雨绸缪,在解决基础问题的时候,还会带来新的问题需要解 决,这就需要研究人员发挥想象力去解决,最终形成一 个完善的技术方案,这样整个发明的创造性也会显著的增强,专利申请时,授权率也会提高?