李敏

（國家知識產權局專利檢索咨詢中心，北京 100083）

水處理產業(yè)是在20世紀70年代隨環(huán)境保護的發(fā)展而出現的新興產業(yè)，是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和改善城市環(huán)境的重要措施，也是未來經濟極具潛力的增長點之一。水處理產業(yè)涵蓋了水處理設備（產品）生產與經營、水處理技術的實施及監(jiān)控設備和儀表自動控制3大主題。在世界上許多國家特別是工業(yè)發(fā)達國家非常重視環(huán)保產業(yè)的今天，水處理作為環(huán)保的一個重要組成部分，已成為許多國家新的經濟增長點。

1 水處理產業(yè)市場現狀

1.1 水處理產業(yè)成為世界新的經濟增長點

世界上工業(yè)發(fā)達國家非常重視水處理產業(yè)的發(fā)展，加大對水處理方面的投人，占據著世界水處理市場90%以上的份額，其產值大多數超過各國GNP的1%以上，并繼續(xù)以各國GNP增長率的2倍～3倍的速度發(fā)展，成為各國新的經濟增長點。歐洲尤其是德國在水處理技術方面占有明顯優(yōu)勢，美國和日本在水處理設備制造方面具有明顯優(yōu)勢。國外水處理企業(yè)無論大小都很注重設計、開發(fā)、生產、工程和售后服務一體化的服務，大多數的中小型企業(yè)多附屬于科研或技術開發(fā)機構，專業(yè)化特點明顯。

1.2 我國水處理產業(yè)具有巨大的市場要求

據統計分析，我國現建有400多座不同等級的污水處理廠，建制鎮(zhèn)大多數沒有污水處理設施。污水處理設施嚴重不足，加劇了水環(huán)境的污染和水資源緊缺的矛盾。城市水環(huán)境質量的逐年惡化已成為社會和經濟可持續(xù)發(fā)展的嚴重制約因素，城市水質污染治理已成迫在眉睫的任務。近年來，中央和地方政府十分重視污水處理，并給予了持續(xù)的政策和資金支持。城市水處理正形成巨大的市場要求。隨著我國對水處理管理工作將采取實施“污染物排放總量控制”的重大措施，目前全國除各部門及各大工廠建立了環(huán)境分析與監(jiān)測機構外，在縣級以上都建有環(huán)境監(jiān)測站。每個直轄市都要建立水質監(jiān)測網，配備監(jiān)測車。水處理產業(yè)管理水平的提高將增大監(jiān)控設備及儀表的需求。

2 水處理技術專利申請情況

通過對國內外相應領域近5年的專利申請狀況、國家級技術期刊、國外有關期刊刊載相關高新技術情況，以及國內外知名水處理企業(yè)技術發(fā)展和專利申請情況進行研究，筆者將水處理產業(yè)專利申請現狀總結如下。

2.1 國外水處理技術在中國申請專利情況分析

在進行水處理技術國外專利情況分析時，我們選擇了世界知識產權局專利數據庫、美國專利數據庫、各國知識產權局綜合專利數據庫從2012—2017年已公開的數據。在進行數據采集時，采用了盡可能反映水處理技術的檢索策略，并主要選取了相應主題詞檢索其專利數據庫的專利標題及專利摘要。結果顯示，近5年國外水處理技術申請中國專利的數量相當可觀，可見國外企業(yè)逐步加強搶占中國的水處理產業(yè)市場。對相應領域的國外水處理技術申請中國專利的數量統計分析結果見表1.

表1 水處理領域國外環(huán)保技術申請中國專利的數量統計表

通過對表1的分析可以看出：經濟發(fā)達國家的水處理技術在中國申請中國專利的數量較多，比如日本、美國、歐洲國家等?？梢姡瑖鈴氖滤幚肀Ｗo產業(yè)的企業(yè)在相關技術領域具有許多技術優(yōu)勢，并相當重視中國巨大的水處理產業(yè)市場，以在中國申請中國專利的手段加強水處理技術對中國的滲透，搶占中國水處理產業(yè)市場。

通過分析其在我國申請專利的具體文獻，在水處理領域的幾大部分專利中，國外水處理技術申請中國專利的主要是工藝及技術，其次是一些設備產品。

2.2 國內水處理技術專利申請情況分析

根據筆者檢索資料，近5年主要省份的重要水處理技術專利申請數量情況見圖1，各省獲得專利數量占全國總專利數的比例與排名情況見表2.可見，江蘇、北京和上海在水處理產業(yè)占有較大的優(yōu)勢。

圖1 主要省份的重要水處理技術專利申請數量統計圖

表2 各省獲得專利數量占全國總專利數的比例與排名情況

表3 水處理技術按專利性質分類

表4 水處理技術按專利處理方法分類

通過表2可知，一些經濟比較發(fā)達的地區(qū)環(huán)保專利申請的數量較多，比如北京、上海、廣東等省市。同時，通過分析申請專利的具體情況可以看出，在水處理領域的幾大部分專利中，主要是一些設備產品及處理或處置的工藝和技術。

3 水處理技術領域關鍵專利技術內容分析

3.1 水處理方法分類

水處理方法主要分為4大類：物理法（比如結晶、超濾等）、化學法（比如絮凝、中和）、物化法（比如吸附、電滲析等）和生物處理方法（比如好氧、厭氧等）。在水處理技術專利文獻中，與工藝有關的占64.4%，與設備有關的占32.6%，其他占3%，見表3.按處理工藝分類：物理法、化學法和物化法處理占77%，生物法處理占23%（在生物法中，好氧48%，厭氧10%，厭氧＋好氧占42%），見表4.

3.2 廢水的生物處理技術的發(fā)展

在水處理技術中，有機廢水的主要治理方法是厭氧處理法和好氧處理法，其中，對高濃度有機廢水的治理大多采用厭氧處理法，因其工藝簡單、能耗少、COD去除率高，而且其技術目前已相當成熟，從而被人們所廣泛采用。

廢水的生物處理主要是利用微生物的生命過程，對廢水中的污染物進行轉移和轉化，從而使廢水得到凈化的處理方法。該方法的主要特征是在特別設計的生化反應器中，應用微生物特別是細菌的生命作用將廢水中的污染物轉化為微生物的細胞以及簡單形式的無機物。

廢水的生物處理技術已作為有機廢水二級處理的重要手段，廣泛應用在工業(yè)廢水處理和生活污水處理工藝中。隨著研究的深入和新工藝、新技術的不斷引入，廢水生物處理的發(fā)展方向主要有：①在同一反應器中復合好氧和厭氧生化過程，并使微生物的懸浮生長和附著生長相結合，可維持反應器內微生物的多樣性，提高生物處理法去除有機污染物的效率。②開發(fā)具有高密度生物群、高傳質速度的生物反應器，比如深井曝氣法等，與傳統工藝相比有機負荷可增加到幾十倍，提高了設備處理有機物的負荷能力。③發(fā)展各種耐水量、水質、毒物、酸堿沖擊能力強的工藝，提高最終出水水質的穩(wěn)定性，比如AB工藝、sBR工藝和固定化微生物法等，都在耐沖擊負荷能力方面有大的改進。④開發(fā)生物處理的細菌系列，對不同污染物尋求高效特性菌，在組合工藝中每一階段培植特征菌，盡可能提高設備中主體單元的菌濃度，是實施生物處理法的關鍵所在。⑤與物理化學方法相結合發(fā)展多元組合工藝，比如活性炭生物膜法、生物絮凝法、A/O工藝和活性生物濾池等，在去除難降解物質和生物脫氮方面都有比較理想的效果。⑥設備發(fā)展的新理念主要體現在傳統設備的改進、新材料的應用、設備的集成化和自動控制技術的提高等方面，新設備在結構上有很多的突破，在關鍵的部件上應用了許多新材料，并且各類設備在自動控制技術方面具有極大的提高，在新型設備中應用各種流量計、濃度計、粒度測量儀和各種傳感器，使設備成為動態(tài)儀器化處理裝置，大大提高了設備的自動化程度和工作效率。在許多關鍵設備上以小型高效設備取代傳統大型設備，還使微生物處理、加藥混合化學處理、凝聚與沉降、濃縮和過濾成為一體，用小巧緊湊的模塊式組合設備取代傳統設備用于水處理中。⑦由于生物處理工藝的內容和范圍很廣，而且發(fā)展也很迅速，國內外許多行業(yè)開發(fā)出生物處理工藝新技術和新產品，尤其是研究開發(fā)了對高濃度有機廢水、生物難降解物質、氮磷營養(yǎng)物質等能夠實現有效去除的新工藝和新方法，是當今廢水處理領域的熱點。生物處理技術因其獨特的優(yōu)點，將在今后進一步得以充實和完善。

4 水處理產業(yè)發(fā)展趨勢

未來5～10年，隨著環(huán)境與經濟的可持續(xù)發(fā)展，水處理產業(yè)、產品將不斷適應市場中出現的新趨勢，總的來講，要適應我國經濟向大型、先進、系列、集約方向發(fā)展的要求，要能適應清潔生產和資源綜合利用的要求，要能適應我國工業(yè)污染防治戰(zhàn)略的需要，要能適應我國重點區(qū)域、城市、重點行業(yè)、重點污染源、監(jiān)督與服務性監(jiān)測的需要，要能適應消費領域對水處理產品的需求，要能適應增強國際市場競爭力的需要。在重點區(qū)域、城市地面污染水體的水質恢復方面，主要是研究技術可靠有效、經濟可行的方法與工藝，比如對城市污水開展處理新工藝及綜合利用研究；提高工業(yè)水資源利用率、二次水資源回收率；開展節(jié)水、低排放的設備或生活用品的研制與開發(fā)。

在水體富營養(yǎng)化防治和工業(yè)污染源控制方面，特別開展對主要污染物氮、磷、COD等的污染治理技術和設備的研究。對于重點污染源的治理，關鍵是難降解和高濃度的工業(yè)有機廢水（比如化工、造紙、農藥等）及耗水量大的工業(yè)（比如鋼鐵工業(yè)等），實施節(jié)能減污，實現清潔生產，盡可能逐步實現零排放。水污染治理產品主要是提高產業(yè)的標準化、成套化及自控性能，并向高效、低耗和提高廢水回用率等方面發(fā)展。當前，國內許多水處理產業(yè)企業(yè)在研究專利技術上加大投入，通過與相關的水處理技術配套，提高其自動化程度和技術含量，形成先進的水處理技術和產品。在機電一體化和自動化方面，將當前的水處理產品進一步完善，形成工業(yè)設備和水處理治理設備的拳頭產品，使之向實用化、產業(yè)化方面發(fā)展。

［1］金嵐.環(huán)境生態(tài)學［M］.北京：高等教育出版社，2000.