再生水領(lǐng)域進(jìn)入中國(guó)的專利申請(qǐng)布局分析

齊婷婷

【摘 要】為了解國(guó)外申請(qǐng)人在我國(guó)再生水領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的布局，本文采用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局自主開發(fā)的專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)（Patent Search and Service System of SIPO）的中國(guó)專利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS），對(duì)1985—2015年5月以來不同國(guó)家地區(qū)來源的專利申請(qǐng)進(jìn)行檢索，以國(guó)際專利分類表中涉及水、廢水或污水的處理等涵蓋再生水處理的分類號(hào)為檢索目標(biāo)，采用人工及統(tǒng)計(jì)分析的方法對(duì)再生水領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行申請(qǐng)人、處理技術(shù)、重點(diǎn)專利技術(shù)等角度的分析，并根據(jù)檢索結(jié)果分析國(guó)外再生水專利技術(shù)在我國(guó)的布局狀況與技術(shù)發(fā)展路徑，將在華國(guó)外申請(qǐng)人與國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的技術(shù)布局進(jìn)行對(duì)比，以期掌握再生水專利申請(qǐng)的發(fā)展動(dòng)向，為在國(guó)內(nèi)專利制度下再生水領(lǐng)域的申請(qǐng)方向提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水處理；再生水；專利分析；專利布局

【Abstract】In order to learn about the patent features of wastewater treatment ， especially reclaimed water patent in China which applied by foreign applicants， the patent applications from the different countries during 1985-May 2015 were searched and analyzed based on Patent Search and Service System of SIPO. The searches are targeted at the classification numbers of wastewater treatment， such as water， wastewater treatment， in the international patent classification. The search results， particularly multi-angle analysis on wastewater treatment patents， including applicants， therapeutic field， and important patent technology， were analyzed by manpower and assistant software. The results could help us to know more about the development trend in the application of wastewater treatment patents on which the foreign situation and technology development path of patent will be analyzed so as to provide a strategic value for the rapid development of reclaimed water enterprises in China under the domestic patent system.

【Key words】Wastewater treatment； Reclaimed water； Patent application； Patent analysis； Strategic value

我國(guó)是一個(gè)資源型缺水的國(guó)家，人均水資源不足世界水平的1/4[1]，經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)帶來全國(guó)用水量和排水量的不斷增加，2009年我國(guó)污廢水排放量共計(jì)5.9×1013kg，其中工業(yè)廢水為2.35×1013kg，生活污水為3.35×1013kg[2]，大量的污廢水超出了人工處理系統(tǒng)的負(fù)荷，對(duì)自然環(huán)境造成了不可逆的破壞，面對(duì)資源型缺水和環(huán)境保護(hù)的巨大壓力，污水再生處理是解決我國(guó)當(dāng)前水資源問題的關(guān)鍵。

本文擬對(duì)水處理領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)進(jìn)入中國(guó)的國(guó)外專利文獻(xiàn)，特別是再生水處理專利申請(qǐng)進(jìn)行多角度的分析，目的在于掌握再生水專利申請(qǐng)的發(fā)展勢(shì)態(tài)，并借此分析國(guó)外再生水專利技術(shù)的布局及技術(shù)路徑，為在國(guó)內(nèi)專利制度下再生水領(lǐng)域的申請(qǐng)方向提供借鑒。

1 檢索方法

國(guó)外再生水技術(shù)主要涉及污水、廢水和水的處理，利用國(guó)際專利分類體系檢索得到全面涵蓋水處理的專利文獻(xiàn)，再利用關(guān)鍵詞（中水、再生水、水回收、回用水等）結(jié)合國(guó)際專利分類體系縮小檢索范圍，得到涵蓋再生水處理的專利文獻(xiàn)。

1.1 檢索用的專利分類號(hào)

檢索方式主要是根據(jù)國(guó)際專利分類表（International Patent Classification，IPC）中涉及污水處理等基本涵蓋再生水領(lǐng)域的分類號(hào)，檢索過程中涉及以下分類領(lǐng)域的專利申請(qǐng)均會(huì)被檢出：1）C02F1/00水、廢水或污水的處理（C02F3/00至C02F9/00優(yōu)先），2）C02F3/00水、廢水或污水的生物處理，3）C02F7/00水域的曝氣，4）C02F9/00水、廢水或污水的多級(jí)處理。

1.2 檢索用專利數(shù)據(jù)庫(kù)

檢索數(shù)據(jù)庫(kù)采用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局自主開發(fā)的專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)（Patent Search and Service System of SIPO）中的中國(guó)專利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（簡(jiǎn)稱CNABS）：收錄了1985 年至今的中國(guó)專利著錄項(xiàng)目、摘要、摘要附圖以及中國(guó)專利的英文著錄項(xiàng)目和文摘數(shù)據(jù)等，該數(shù)據(jù)庫(kù)中的國(guó)省名稱（簡(jiǎn)稱CNAME）可以用于檢索不同國(guó)家/地區(qū)來源的專利申請(qǐng)。本文的檢索截止日期為2015 年5月1日。

2 檢索結(jié)果分析

本文的專利分析方法主要采用定性與定量分析方法。定性分析是指通過對(duì)專利文獻(xiàn)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容進(jìn)行歸納、分析[3]。定量分析是指主要通過專利文獻(xiàn)的外表特征，如申請(qǐng)日、公開日、IPC 分類號(hào)等，從不同的角度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及其變化進(jìn)行分析，以取得技術(shù)動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)方面的情報(bào)[4]。分析過程包括人工篩選與閱讀，并結(jié)合檢索系統(tǒng)中的統(tǒng)計(jì)命令等進(jìn)行專利數(shù)據(jù)分析。

2.1 在華公開水處理專利申請(qǐng)情況

由圖1和表1可知，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的水處理專利為94317件，占全部水處理專利申請(qǐng)量的92.01%，其他國(guó)家的申請(qǐng)量為7.97%，以日本、美國(guó)、韓國(guó)為前三名，其中涉及再生水的專利申請(qǐng)量前三也為日本、美國(guó)和韓國(guó)，下文將對(duì)來自美國(guó)、日本和韓國(guó)的再生水專利申請(qǐng)進(jìn)行分析，分析包括申請(qǐng)人、處理技術(shù)以及重點(diǎn)專利技術(shù)分析。

2.2 再生水專利分析

2.2.1 申請(qǐng)人分析

對(duì)日本申請(qǐng)人進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)公司申請(qǐng)有56件，個(gè)人申請(qǐng)僅有3件。日本在中國(guó)的再生水專利申請(qǐng)主要是以公司為申請(qǐng)人，包括株式會(huì)社日立制作所，三浦工業(yè)株式會(huì)社，松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社，MIURA KOGYO KK等。

對(duì)美國(guó)申請(qǐng)人進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)公司申請(qǐng)有43件，個(gè)人申請(qǐng)有7件，個(gè)人申請(qǐng)主要為華人申請(qǐng)，公司申請(qǐng)以多采用專利合作條約（patent cooperation treaty，PCT）申請(qǐng)途徑進(jìn)入中國(guó)，以庫(kù)利甘國(guó)際公司、羅姆和哈斯公司、安姆科爾國(guó)際公司、納爾科化學(xué)公司為主。

對(duì)韓國(guó)申請(qǐng)人進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)公司申請(qǐng)有17件，個(gè)人申請(qǐng)有1件，個(gè)人申請(qǐng)人為尹吉元，公司申請(qǐng)人有株式會(huì)社承光、三星電子株式會(huì)社、熊津豪威株式會(huì)社等。

2.2.2 美國(guó)、日本及韓國(guó)處理技術(shù)分析

由表1可以看出日本與美國(guó)在再生水領(lǐng)域的申請(qǐng)量不分伯仲，韓國(guó)的申請(qǐng)量為日本的三分之一，下面依據(jù)再生處理方法的不同進(jìn)行分類，同時(shí)也對(duì)涉及設(shè)備的申請(qǐng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（圖2）。

由圖2可以看出，日本在中國(guó)申請(qǐng)的再生水領(lǐng)域排名在前3位的是離子交換（28件）、膜分離（15件）、電化學(xué)（7件）及消毒（7件），美國(guó)排名前3位的是離子交換（24件）、化學(xué)氧化（9件）及電化學(xué)（9件），日本與美國(guó)均是以離子交換與電化學(xué)為重點(diǎn)，其他方法均有涉及，覆蓋的領(lǐng)域比較全面；韓國(guó)注重離子交換（11件）和電化學(xué)（3件）領(lǐng)域案件的申請(qǐng)。值得注意的是，根據(jù)涉及設(shè)備申請(qǐng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，日本、美國(guó)和韓國(guó)分別有31件、18件和15件涉及設(shè)備的專利申請(qǐng)，占申請(qǐng)量的比例為52%、36%及83%?？芍毡竞兔绹?guó)更注重對(duì)于再生水技術(shù)相關(guān)設(shè)備的開發(fā)，其中具有代表意義的是美國(guó)有涉及海水淡化設(shè)備[5]及便攜式再生水設(shè)備[6]2件申請(qǐng)。日本和美國(guó)已經(jīng)不僅僅是關(guān)注再生水處理方法的深入研究，對(duì)更易轉(zhuǎn)化的再生水技術(shù)配套系統(tǒng)或設(shè)備的申請(qǐng)也達(dá)到了一定的數(shù)量。以上數(shù)據(jù)給出了日本、美國(guó)與韓國(guó)于再生水領(lǐng)域研究的側(cè)重點(diǎn)，其中離子交換、膜分離、電化學(xué)、化學(xué)氧化和設(shè)備類型的申請(qǐng)是國(guó)外企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)目前在中國(guó)申請(qǐng)專利的側(cè)重點(diǎn)，以上研究方向可以為國(guó)內(nèi)科研工作者在申請(qǐng)方向的選擇提供借鑒。

2.2.3 在華國(guó)內(nèi)與國(guó)外申請(qǐng)人技術(shù)領(lǐng)域分布對(duì)比

圖3和圖4分別為國(guó)內(nèi)和國(guó)外申請(qǐng)人在華的再生水專利布局，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在化學(xué)氧化、曝氣、膜生物化學(xué)反應(yīng)器領(lǐng)域的申請(qǐng)比例高于國(guó)外申請(qǐng)人，尤其是化學(xué)氧化和曝氣的占比高于國(guó)外申請(qǐng)百分之7%和12%左右。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人涉及化學(xué)氧化的專利申請(qǐng)主要有（CN103482796）利用吸附材料和氧化劑共同處理難降解有機(jī)廢水，（CN103288308）利用化學(xué)氧化處理碎煤加壓氣化沸水，（CN102603096）利用二級(jí)氧化池處理含次氯酸鈉廢水，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人涉及曝氣的專利申請(qǐng)主要（CN103288303）利用曝氣濾池處理畜禽養(yǎng)殖廢水，（CN103288301）利用曝氣、生物接觸氧化和膜分離處理醫(yī)院污水，（CN103570170）通過曝氣和過濾系統(tǒng)處理電鍍廢水?？芍?，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)略偏重于易產(chǎn)生二次污染和生產(chǎn)成本較低的技術(shù)。國(guó)外申請(qǐng)人在離子交換、膜分離、電化學(xué)領(lǐng)域的申請(qǐng)占比遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人，可以明顯看出國(guó)外申請(qǐng)人更偏重技術(shù)附加值較高的新技術(shù)領(lǐng)域。

2.2.4 重點(diǎn)專利分析

重點(diǎn)專利技術(shù)在于分析確定某項(xiàng)專利在所屬領(lǐng)域技術(shù)價(jià)值中的重要性，一般有引證分析、同族分析、法律狀態(tài)分析等方法[7]。由于引證分析主要針對(duì)日本（JP）、美國(guó)（US）、歐洲（EP）、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WO）等的專利文獻(xiàn)，因此本文根據(jù)上述分析結(jié)果結(jié)合人工篩選的方式確定重點(diǎn)專利技術(shù)，展示進(jìn)入中國(guó)的再生水重點(diǎn)專利技術(shù)情況，希望為國(guó)內(nèi)再生水研究工作拋磚引玉。

（1）日本：由表2的分析結(jié)果可知，美得華水務(wù)株式會(huì)社以膜分離為基礎(chǔ)的再生水應(yīng)用技術(shù)一直在持續(xù)當(dāng)中，如2007年申請(qǐng)了分離膜的清洗方法和裝置的相關(guān)專利[8]，2008年申請(qǐng)了膜分離結(jié)合活性污泥法設(shè)備的相關(guān)專利[9]，2009年申請(qǐng)了膜分離結(jié)合微量臭氧凝絮防止膜面堵塞的相關(guān)專利[10]，2009年還申請(qǐng)了采用生物膜進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)的生物學(xué)脫氨方法[11]。夏普公司申請(qǐng)了一種無需添加化學(xué)物質(zhì)，僅采用酸性或堿性工業(yè)廢水通過離子交換技術(shù)生成超純水的裝置，該公司以此為基礎(chǔ)申請(qǐng)了多項(xiàng)相關(guān)專利，其技術(shù)依賴程度可以從專利引證樹[12]（以CN1146977及其同族專利申請(qǐng)US5707514為例說明其專利引證樹的情況，見圖5）的角度進(jìn)行說明，從圖中可以發(fā)現(xiàn)其技術(shù)交叉涉及1998-2010年來自WO、US、CN等14項(xiàng)專利技術(shù)，該項(xiàng)專利技術(shù)的受關(guān)注程度很高。

（2）美國(guó)：表3的分析結(jié)果表明，環(huán)球水公司的再生水專利申請(qǐng)表現(xiàn)最佳，其在中國(guó)授權(quán)的2項(xiàng)專利均涉及包括冷凝及過濾器的便攜式可飲用水發(fā)生器，提供了便攜式再生水設(shè)備的新研究方向。該專利技術(shù)同時(shí)在美國(guó)、歐洲、印度、加拿大、臺(tái)灣、巴西和以色列均有專利分局，目前已知的包括中國(guó)在內(nèi)的授權(quán)國(guó)家有4個(gè)，在一定程度上反映了其對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)。

（3）韓國(guó)：韓國(guó)的再生水專利主要涉及離子交換、電化學(xué)及蒸餾，對(duì)上述領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)專利分析。表4的分析結(jié)果表明，韓國(guó)申請(qǐng)的同族專利數(shù)量較美國(guó)和日本少，在專利技術(shù)的全球布局上不及美國(guó)和日本，也說明各個(gè)技術(shù)的開發(fā)深度不夠，與美國(guó)和日本具有一定差距；從另一角度看，韓國(guó)專利布局更有針對(duì)性，并且主要側(cè)重中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

3 討論

國(guó)外進(jìn)入中國(guó)的再生水處理專利技術(shù)以離子交換、膜分離和電化學(xué)為主。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的技術(shù)布局與國(guó)外申請(qǐng)人有明顯不同，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的申請(qǐng)量雖然遠(yuǎn)大于國(guó)外申請(qǐng)，但是國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人對(duì)于再生水的研究在化學(xué)氧化和曝氣領(lǐng)域較集中，由于化學(xué)氧化的生產(chǎn)成本較高，并且有產(chǎn)生二次污染的問題，曝氣的成本較低并且技術(shù)附加值不高。

日本與美國(guó)在重點(diǎn)領(lǐng)域利用大量申請(qǐng)保護(hù)離子交換、膜分離和電化學(xué)等核心技術(shù)，同時(shí)在各個(gè)領(lǐng)域都進(jìn)行了全面的專利布局，以期夯實(shí)再生水研究的基礎(chǔ)與市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。美國(guó)與日本也相信再生水處理技術(shù)的市場(chǎng)前景，根據(jù)同族專利分析可以看出它們的專利申請(qǐng)國(guó)際化程度較高，并且再生水的核心技術(shù)價(jià)值受到所屬領(lǐng)域的相關(guān)研究部門的關(guān)注，從引證關(guān)系（圖5）可以看出它們的技術(shù)交叉程度。

韓國(guó)申請(qǐng)的技術(shù)分布集中在離子交換和電化學(xué)等重點(diǎn)領(lǐng)域，與中國(guó)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的方向有所不同，并且部分專利涉及了多項(xiàng)再生水技術(shù)，更多的關(guān)注技術(shù)的應(yīng)用及設(shè)備方面的申請(qǐng)。還應(yīng)當(dāng)注意到的是韓國(guó)涉及離子交換技術(shù)的申請(qǐng)，個(gè)別已經(jīng)獲得授權(quán)，如利用電能再生去離子模塊[14]，采用活性炭和離子交換樹脂催化層處理含醋酸的廢水[15]，而這些申請(qǐng)所涉及的領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)也具有一定的市場(chǎng)價(jià)值，通過專利同族情況檢索發(fā)現(xiàn)，這些專利申請(qǐng)也具有一定規(guī)模的全球?qū)＠季帧?/p>

4 結(jié)語

根據(jù)篩選的再生水專利申請(qǐng)，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在專利申請(qǐng)的絕對(duì)數(shù)量上遠(yuǎn)高于美國(guó)、韓國(guó)和日本，但是國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人應(yīng)用高新技術(shù)的占比不高，技術(shù)布局偏重于傳統(tǒng)污水處理方法。美國(guó)和日本的專利布局潛力更大，在專利的數(shù)量及領(lǐng)域分布方面均強(qiáng)于韓國(guó)。在當(dāng)前國(guó)際化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)的再生水企業(yè)可以考慮逐步轉(zhuǎn)變專利布局的結(jié)構(gòu)，從傳統(tǒng)處理方式向新型工藝進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在專利申請(qǐng)中引入離子交換、電化學(xué)和膜分離等技術(shù)，在上述領(lǐng)域增加專利申請(qǐng)的競(jìng)爭(zhēng)力，通過合理結(jié)合彌補(bǔ)單純處理方法的不足，揚(yáng)長(zhǎng)避短。我國(guó)申請(qǐng)人應(yīng)充分利用現(xiàn)有技術(shù)，保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使其最大化的實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；另一方面，通過國(guó)外相關(guān)專利檢索及戰(zhàn)略研究，了解國(guó)外水處理開發(fā)的熱點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)，有助于國(guó)內(nèi)企業(yè)確定自身的專利技術(shù)布局和研發(fā)路線。

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[責(zé)任編輯：湯靜]