图5 夏普公司专利引证情况Fig.5 Citation situation of patent in SHARP KK Company

表4 韩国重点专利技术分析Tab.4 Analysis on technology of key patent from South Korea申请号 申请人 处理技术 法律状态CN2 尹吉元、京水环境株式会社CN2 豪威株式会社 向去离子模块施加电能从而进行再生的方法 0/4 在审利用生物处理的污水再生装置和方法 14/10 视撤CN 亚新技术株式会社包括活性炭和离子交换催化层的含醋酸废水处理方法及装置被引证次数/同族专利数5/5 授权

3 讨论

国外进入中国的再生水处理专利技术以离子交换、膜分离和电化学为主。国内申请人的技术布局与国外申请人有明显不同，国内申请人的申请量虽然远大于国外申请，但是国内申请人对于再生水的研究在化学氧化和曝气领域较集中，由于化学氧化的生产成本较高，并且有产生二次污染的问题，曝气的成本较低并且技术附加值不高。

日本与美国在重点领域利用大量申请保护离子交换、膜分离和电化学等核心技术，同时在各个领域都进行了全面的专利布局，以期夯实再生水研究的基础与市场应用价值。美国与日本也相信再生水处理技术的市场前景，根据同族专利分析可以看出它们的专利申请国际化程度较高，并且再生水的核心技术价值受到所属领域的相关研究部门的关注，从引证关系（图5）可以看出它们的技术交叉程度。

韩国申请的技术分布集中在离子交换和电化学等重点领域，与中国国内申请的方向有所不同，并且部分专利涉及了多项再生水技术，更多的关注技术的应用及设备方面的申请。还应当注意到的是韩国涉及离子交换技术的申请，个别已经获得授权，如利用电能再生去离子模块[14]，采用活性炭和离子交换树脂催化层处理含醋酸的废水[15]，而这些申请所涉及的领域在国内也具有一定的市场价值，通过专利同族情况检索发现，这些专利申请也具有一定规模的全球专利布局。

4 结语

根据筛选的再生水专利申请，国内申请人在专利申请的绝对数量上远高于美国、韩国和日本，但是国内申请人应用高新技术的占比不高，技术布局偏重于传统污水处理方法。美国和日本的专利布局潜力更大，在专利的数量及领域分布方面均强于韩国。在当前国际化市场经济形势下，国内的再生水企业可以考虑逐步转变专利布局的结构，从传统处理方式向新型工艺进行转变，在专利申请中引入离子交换、电化学和膜分离等技术，在上述领域增加专利申请的竞争力，通过合理结合弥补单纯处理方法的不足，扬长避短。我国申请人应充分利用现有技术，保护自己的知识产权，使其最大化的实现经济价值；另一方面，通过国外相关专利检索及战略研究，了解国外水处理开发的热点及关键技术，有助于国内企业确定自身的专利技术布局和研发路线。

我国是一个资源型缺水的国家，人均水资源不足世界水平的1/4[1]，经济快速增长带来全国用水量和排水量的不断增加，2009年我国污废水排放量共计5.9×1013kg，其中工业废水为2.35×1013kg，生活污水为3.35×1013kg[2]，大量的污废水超出了人工处理系统的负荷，对自然环境造成了不可逆的破坏，面对资源型缺水和环境保护的巨大压力，污水再生处理是解决我国当前水资源问题的关键。本文拟对水处理领域专利申请进入中国的国外专利文献，特别是再生水处理专利申请进行多角度的分析，目的在于掌握再生水专利申请的发展势态，并借此分析国外再生水专利技术的布局及技术路径，为在国内专利制度下再生水领域的申请方向提供借鉴。1 检索方法国外再生水技术主要涉及污水、废水和水的处理，利用国际专利分类体系检索得到全面涵盖水处理的专利文献，再利用关键词（中水、再生水、水回收、回用水等）结合国际专利分类体系缩小检索范围，得到涵盖再生水处理的专利文献 检索用的专利分类号检索方式主要是根据国际专利分类表 （International Patent Classification，IPC）中涉及污水处理等基本涵盖再生水领域的分类号，检索过程中涉及以下分类领域的专利申请均会被检出：1）C02F1/00水、废水或污水的处理（C02F3/00至C02F9/00优先），2）C02F3/00水、废水或污水的生物处理，3）C02F7/00水域的曝气，4）C02F9/00水、废水或污水的多级处理 检索用专利数据库检索数据库采用国家知识产权局自主开发的专利检索与服务系统（Patent Search and Service System of SIPO）中的中国专利文摘数据库（简称CNABS）：收录了1985年至今的中国专利著录项目、摘要、摘要附图以及中国专利的英文著录项目和文摘数据等，该数据库中的国省名称（简称CNAME）可以用于检索不同国家/地区来源的专利申请。本文的检索截止日期为2015年5月1日。2 检索结果分析本文的专利分析方法主要采用定性与定量分析方法。定性分析是指通过对专利文献的实质内容进行归纳、分析[3]。定量分析是指主要通过专利文献的外表特征，如申请日、公开日、IPC分类号等，从不同的角度进行统计，并对统计数据及其变化进行分析，以取得技术动态发展趋势方面的情报[4]。分析过程包括人工筛选与阅读，并结合检索系统中的统计命令等进行专利数据分析 在华公开水处理专利申请情况由图1和表1可知，国内申请的水处理专利为件，占全部水处理专利申请量的92.01%，其他国家的申请量为7.97%，以日本、美国、韩国为前三名，其中涉及再生水的专利申请量前三也为日本、美国和韩国，下文将对来自美国、日本和韩国的再生水专利申请进行分析，分析包括申请人、处理技术以及重点专利技术分析。图1 在华公开水处理专利申请人国籍分布Fig.1 Distribution of wastewater treatment patent applicants in China表1 日本、美国、韩国在中国的再生水专利申请情况Tab.1 Application of wastewater treatment patent from Japan,United Stats,South Korea in China2.2 再生水专利分析2.2.1 申请人分析对日本申请人进行分析后，发现公司申请有56件，个人申请仅有3件。日本在中国的再生水专利申请主要是以公司为申请人，包括株式会社日立制作所，三浦工业株式会社，松下电器产业株式会社，MIURA KOGYO KK等。对美国申请人进行分析后，发现公司申请有43件，个人申请有7件，个人申请主要为华人申请，公司申请以多采用专利合作条约（patent cooperation treaty，PCT）申请途径进入中国，以库利甘国际公司、罗姆和哈斯公司、安姆科尔国际公司、纳尔科化学公司为主。对韩国申请人进行分析后，发现公司申请有17件，个人申请有1件，个人申请人为尹吉元，公司申请人有株式会社承光、三星电子株式会社、熊津豪威株式会社等 美国、日本及韩国处理技术分析由表1可以看出日本与美国在再生水领域的申请量不分伯仲，韩国的申请量为日本的三分之一，下面依据再生处理方法的不同进行分类，同时也对涉及设备的申请进行了统计（图2）。由图2可以看出，日本在中国申请的再生水领域排名在前3位的是离子交换（28 件）、膜分离（15 件）、电化学（7 件）及消毒（7 件），美国排名前3位的是离子交换（24件）、化学氧化（9件）及电化学（9件），日本与美国均是以离子交换与电化学为重点，其他方法均有涉及，覆盖的领域比较全面；韩国注重离子交换（11件）和电化学（3件）领域案件的申请。值得注意的是，根据涉及设备申请的统计结果，日本、美国和韩国分别有31件、18件和15件涉及设备的专利申请，占申请量的比例为52%、36%及83%。可知，日本和美国更注重对于再生水技术相关设备的开发，其中具有代表意义的是美国有涉及海水淡化设备[5]及便携式再生水设备[6]2件申请。日本和美国已经不仅仅是关注再生水处理方法的深入研究，对更易转化的再生水技术配套系统或设备的申请也达到了一定的数量。以上数据给出了日本、美国与韩国于再生水领域研究的侧重点，其中离子交换、膜分离、电化学、化学氧化和设备类型的申请是国外企业或科研机构目前在中国申请专利的侧重点，以上研究方向可以为国内科研工作者在申请方向的选择提供借鉴。图2 日本、美国、韩国再生水技术领域分布图Fig.2 Distribution of technical field of reclaimed water from United States,Japan,and South 在华国内与国外申请人技术领域分布对比图3和图4分别为国内和国外申请人在华的再生水专利布局，国内申请人在化学氧化、曝气、膜生物化学反应器领域的申请比例高于国外申请人，尤其是化学氧化和曝气的占比高于国外申请百分之7%和12%左右。国内申请人涉及化学氧化的专利申请主要有（CN）利用吸附材料和氧化剂共同处理难降解有机废水，（CN）利用化学氧化处理碎煤加压气化沸水，（CN）利用二级氧化池处理含次氯酸钠废水，国内申请人涉及曝气的专利申请主要（CN）利用曝气滤池处理畜禽养殖废水，（CN）利用曝气、生物接触氧化和膜分离处理医院污水，（CN）通过曝气和过滤系统处理电镀废水。可知，国内申请的技术结构略偏重于易产生二次污染和生产成本较低的技术。国外申请人在离子交换、膜分离、电化学领域的申请占比远高于国内申请人，可以明显看出国外申请人更偏重技术附加值较高的新技术领域。图3 国内申请人技术领域分布Fig.3 Distribution of technical field of reclaimed water from China图4 外国申请人技术领域分布Fig.4 Distribution of technical field of reclaimed water from United States,Japan,and South 重点专利分析重点专利技术在于分析确定某项专利在所属领域技术价值中的重要性，一般有引证分析、同族分析、法律状态分析等方法[7]。由于引证分析主要针对日本（JP）、美国（US）、欧洲（EP）、世界知识产权组织（WO）等的专利文献，因此本文根据上述分析结果结合人工筛选的方式确定重点专利技术，展示进入中国的再生水重点专利技术情况，希望为国内再生水研究工作抛砖引玉。（1）日本：由表2的分析结果可知，美得华水务株式会社以膜分离为基础的再生水应用技术一直在持续当中，如2007年申请了分离膜的清洗方法和装置的相关专利[8]，2008年申请了膜分离结合活性污泥法设备的相关专利[9]，2009年申请了膜分离结合微量臭氧凝絮防止膜面堵塞的相关专利[10]，2009年还申请了采用生物膜进行厌氧氨氧化反应的生物学脱氨方法[11]。夏普公司申请了一种无需添加化学物质，仅采用酸性或碱性工业废水通过离子交换技术生成超纯水的装置，该公司以此为基础申请了多项相关专利，其技术依赖程度可以从专利引证树[12]（以CN及其同族专利申请US为例说明其专利引证树的情况，见图5）的角度进行说明，从图中可以发现其技术交叉涉及1998-2010年来自WO、US、CN等14项专利技术，该项专利技术的受关注程度很高。（2）美国：表3的分析结果表明，环球水公司的再生水专利申请表现最佳，其在中国授权的2项专利均涉及包括冷凝及过滤器的便携式可饮用水发生器，提供了便携式再生水设备的新研究方向。该专利技术同时在美国、欧洲、印度、加拿大、台湾、巴西和以色列均有专利分局，目前已知的包括中国在内的授权国家有4个，在一定程度上反映了其对现有技术的贡献。（3）韩国：韩国的再生水专利主要涉及离子交换、电化学及蒸馏，对上述领域进行重点专利分析。表4的分析结果表明，韩国申请的同族专利数量较美国和日本少，在专利技术的全球布局上不及美国和日本，也说明各个技术的开发深度不够，与美国和日本具有一定差距；从另一角度看，韩国专利布局更有针对性，并且主要侧重中国国内市场。表2 日本重点专利技术分析Tab.2 Analysis on technology of key patent from Japan申请号 申请人 技术方案 被引证次数/同族专利数 法律状态CN2东洋工业公司5/5 授权0/8 复审CN2 栗田工业株式会社好氧微生物处理含氮及无机离子废水的装置CN2 美得华水务株式会社微量臭氧、凝絮剂结合膜分离用于再生水设备利用膜生物反应器和曝气处理含甲醛废水1/15 授权CN 夏普公司离子交换树脂与曝气用于产生超纯水的装置24/11 授权CN2 日本国土开发株式会社能够有效地置换类水滑石物质的层间阴离子的层间离子置换方法与设备0/10 视撤CN2 日立麦克赛尔株式会社采用双极膜电解水产生氢离子和氢氧根离子来再生离子交换树脂的装置5/6 授权表3 美国重点专利技术分析Tab.3 Analysis on technology of key patent from United States申请号 申请人 处理技术被引证次数/同族专利数法律状态CN2 肯尼斯陈逸毅0/4 视撤14/10 在审CN2 西门子水处理技术公司利用生物反应，膜生物反应和/或湿式氧化单元处理废水的方法和装置0/10 视撤CN2 西门子水处理技术公司5/5 授权利用电渗析、离子交换、电极电离技术的低能量海水脱盐系统和方法CN2 西门子工业公司CN0 罗姆和哈斯公司采用电渗析装置、软化器和电去离子装置的低能耗水处理系统和方法CN 环球水公司清洁弱酸阳离子交换树脂中间体的改进方法 5/5 授权利用冷凝和过滤系统将空气中的水汽制成饮用水的便携式设备5/5 授权采用空气过滤器和冷凝系统的便携式饮用水发生器5/5 授权CN0 环球水公司5/5 授权CN0 迪奥尼克斯公司CN0 格里特循环技术公司采用沉降、膜分离，气体浮选技术处理含可沉降废水的方法采用正向渗透真空剥离、空气抽氨、纳米过滤、离子交换、以及断点氯化等步骤在室温和低压下将海水淡化为饮用水净化含水物流的电解方法和装置 5/5 授权图5 夏普公司专利引证情况Fig.5 Citation situation of patent in SHARP KK Company表4 韩国重点专利技术分析Tab.4 Analysis on technology of key patent from South Korea申请号 申请人 处理技术 法律状态CN2 尹吉元、京水环境株式会社CN2 豪威株式会社 向去离子模块施加电能从而进行再生的方法 0/4 在审利用生物处理的污水再生装置和方法 14/10 视撤CN 亚新技术株式会社包括活性炭和离子交换催化层的含醋酸废水处理方法及装置被引证次数/同族专利数5/5 授权3 讨论国外进入中国的再生水处理专利技术以离子交换、膜分离和电化学为主。国内申请人的技术布局与国外申请人有明显不同，国内申请人的申请量虽然远大于国外申请，但是国内申请人对于再生水的研究在化学氧化和曝气领域较集中，由于化学氧化的生产成本较高，并且有产生二次污染的问题，曝气的成本较低并且技术附加值不高。日本与美国在重点领域利用大量申请保护离子交换、膜分离和电化学等核心技术，同时在各个领域都进行了全面的专利布局，以期夯实再生水研究的基础与市场应用价值。美国与日本也相信再生水处理技术的市场前景，根据同族专利分析可以看出它们的专利申请国际化程度较高，并且再生水的核心技术价值受到所属领域的相关研究部门的关注，从引证关系（图5）可以看出它们的技术交叉程度。韩国申请的技术分布集中在离子交换和电化学等重点领域，与中国国内申请的方向有所不同，并且部分专利涉及了多项再生水技术，更多的关注技术的应用及设备方面的申请。还应当注意到的是韩国涉及离子交换技术的申请，个别已经获得授权，如利用电能再生去离子模块[14]，采用活性炭和离子交换树脂催化层处理含醋酸的废水[15]，而这些申请所涉及的领域在国内也具有一定的市场价值，通过专利同族情况检索发现，这些专利申请也具有一定规模的全球专利布局。4 结语根据筛选的再生水专利申请，国内申请人在专利申请的绝对数量上远高于美国、韩国和日本，但是国内申请人应用高新技术的占比不高，技术布局偏重于传统污水处理方法。美国和日本的专利布局潜力更大，在专利的数量及领域分布方面均强于韩国。在当前国际化市场经济形势下，国内的再生水企业可以考虑逐步转变专利布局的结构，从传统处理方式向新型工艺进行转变，在专利申请中引入离子交换、电化学和膜分离等技术，在上述领域增加专利申请的竞争力，通过合理结合弥补单纯处理方法的不足，扬长避短。我国申请人应充分利用现有技术，保护自己的知识产权，使其最大化的实现经济价值；另一方面，通过国外相关专利检索及战略研究，了解国外水处理开发的热点及关键技术，有助于国内企业确定自身的专利技术布局和研发路线。【参考文献】［1］李茜.我国水资源问题及其对策研究[J].科技咨询,2006(26):192.［2］王淼薇.我国污废水处理领域专利地图分析[J].复旦学报:自然科学版,2013,52(1):99-103.［3］陈燕,等.专利信息采集与分析[M].北京:清华大学出版社,2006.［4］牟萍.专利情报检索与分析[M].北京:知识产权出版社,2012.［5］伊沃夸水处理技术有限责任公司.低能耗海水淡化系统和方法[P].中国专利:CN,2015-01-21.［6］环球水公司.便携式饮用水再生和分送装置[P].中国专利:CN,2001-10-10.［7］许钧钧,等.进入中国的复方中药专利现状分析[J].中草药,2012,43(12):2321-2326.［8］美得华水务株式会社.分离膜的清洗方法和装置 [P].中国专利:CN,2007-10-17.［9］美得华水务株式会社.槽外设置型膜分离活性污泥法 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文章来源：《工业水处理》 网址: http://www.gysclzz.cn/qikandaodu/2021/0112/610.html