污水的好氧生物處理領域專利技術發展綜述

甘淑嫻 蔡文婷

國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心 廣東 廣州 510530

引言

污水的好氧生物處理是指微生物在有氧條件下，吸附環境中的有機物，并將有機物氧化分解成無機物，使污水得到凈化的過程。好氧生物處理法主要分為活性污泥法和生物膜法兩大類。

通過對好氧生物處理領域的專利文獻進行分析總結，好氧生物處理的專利技術主要集中在生物膜法上，膜生物反應器、好氧流化床、生物濾池這三者共占據了好氧生物處理技術專利文獻的71%，但是作為活性污泥法之一的氧化溝法的專利文獻也占據了文獻總量的四分之一左右。膜生物反應器和氧化溝是好氧生物處理領域的研究重點和熱點。

1 好氧生物處理專利重點申請人分析

全球排名前十位申請人分別為栗田工業株式會社、株式會社荏原制作所、久保田鐵工株式會社、日立機電工業株式會社、北京工業大學、浙江大學、哈爾濱工業大學、中國石油化工股份有限公司、同濟大學和新日本制鐵株式會社。

在國內，好氧生物處理領域的主要申請人為北京工業大學、中國石油化工股份有限公司、山東大學、哈爾濱工業大學、同濟大學、浙江大學、清華大學、華南理工大學、重慶大學以及中國科學院生態環境研究中心，可見，國內在好氧生物處理技術領域，高校和科研機構是技術研究的主力軍。

好氧生物處理技術前期的主要申請國為日本，中國、歐洲、韓國等國家的專利申請較少。整個九十年代，日本的專利申請量表現為逐年遞增的趨勢，但是進入到21世紀后，反而在逐年下降，這主要是由于日本企業降低研究領域的投入，進而造成申請量的下降。歐洲的申請量一直較穩平穩，并無太大的波動。美國和中國基本都處于穩步增長的趨勢，中國在2007年之后，好氧生物處理技術專利申請量出現了驟增，這主要與經濟的快速發展水、污染問題日益嚴重以及政策的刺激等有關[1]。

2 好氧生物處理專利技術發展趨勢

好氧生物處理主要技術分支在中國的專利申請量總量隨申請年份的變化情況，從圖中可以看出，好氧生物處理領域的申請總量總體出現不斷上升的趨勢，其中1990-2000年之間處于緩慢上升的階段，從2000年起進入了快速增長階段。

如圖1所示，氧化溝、循環式活性污泥和生物濾池技術均出現了一種先上升后有所回落的發展趨勢；而好氧流化床和膜生物反應器技術均處于逐步上升的趨勢，尤其是膜生物反應器技術，在2008年之后的申請量均為好氧生物處理中最高的，可見，膜生物反應器技術是近年來好氧生物處理領域中的研究重點和熱點[2]。

圖1 好氧生物處理主要技術分支中國專利申請趨勢分析

好氧生物處理技術在國內的主要技術布局，北京工業大學研究重點為氧化溝技術，華南理工大學研究重點為生物濾池技術，其余重點申請人的研究重點均為膜生物反應器，在膜生物反應器的技術中，申請量最多的前三名分別是同濟大學、中國科學院生態環境研究中心、清華大學。國內主要申請人的研究重點主要為膜生物反應器技術。膜生物反應器的第一批專利申請出現在20世紀70年代初，如CA872378A、US4080288 A等均是涉及在好氧生物處理中采用半透膜截留和分離固體。在20世紀80年代初至90年代末的二十年間，膜生物反應器的相關專利申請大量涌現，其主要涉及膜布置、膜材料、操作參數、污泥性質等方面。由于膜污染是限制膜生物反應器更快地商業化的主要因素之一，因此，近年來，膜污染成為目前膜生物反應器的研究熱點之一，如CA2314383 A1、KR20010107892 A、US2002170863 A1、US6872312 B1、JP2007000727 A等申請均是涉及如何優化膜組件、運行參數、曝氣方式等從而減輕膜污染。