发明创造名称:水处理方法以及水处理系统
外观设计名称:
决定号:182456
决定日:2019-05-27
委内编号:1F257844
优先权日:2013-07-05
申请(专利)号:201480038013.6
申请日:2014-05-30
复审请求人:三菱重工工程株式会社
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:曹梦
合议组组长:刘长青
参审员:胡俊超
国际分类号:C02F9/00;B01D9/02;B01D19/00;B01D61/08;B01D61/42;B01D61/58;C02F1/20;C02F1/42;C02F1/44;C02F1/469;C02F1/52;C02F5/00;C02F5/10;C02F5/14
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:评价一项发明权利要求的创造性时,如果该权利要求所限定的技术方案与最接近的现有技术公开的技术方案之间的区别技术特征已在另一篇相同领域的对比文件中公开或者是本领域的公知常识,并且作用相同,则该权利要求所限定的技术方案是显而易见的,不具有突出的实质性特点,不具备创造性。
全文:
本复审请求审查决定涉及申请号为201480038013.6,名称为“水处理方法以及水处理系统”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为三菱重工工程株式会社(变更前为三菱重工业株式会社),申请日为2014年5月30日,优先权日为2013年7月5日,公开日为2016年2月24日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年4月26日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是: 权利要求1-16相对于对比文件1(US2008121585A1,公开日为2008年5月29日)、对比文件2(JP昭62-294484A,公开日为1987年12月21日)和本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为2017年8月14日提交的权利要求第1-16项、2015年12月30日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书附图图1-16及根据专利合作条约第28条或第41条提交的修改的说明书第1-373段。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种水处理方法,其包括如下的工序:
水垢防止剂供给工序,在该水垢防止剂供给工序中,向包含Ca离子、SO4离子、碳酸离子以及二氧化硅的被处理水供给钙水垢防止剂,所述钙水垢防止剂是防止包含钙的水垢析出的水垢防止剂;
pH调整工序,在该pH调整工序中,将所述被处理水调整为所述二氧化硅能够溶解于所述被处理水中的pH;
脱盐工序,该脱盐工序在所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之后,将所述被处理水分离为浓缩水与处理水,所述浓缩水浓缩有所述Ca离子、所述SO4离子、所述碳酸离子以及所述二氧化硅;
析晶工序,在该析晶工序中,向所述浓缩水供给石膏的晶种,从而石膏从所述浓缩水中析晶;以及
上游侧沉淀工序,该上游侧沉淀工序在所述被处理水的最上游侧的所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之前,在该上游侧沉淀工序中,至少碳酸钙从所述被处理水中沉淀,从而所述被处理水中的所述碳酸钙的浓度降低,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述上游侧沉淀工序的所述被处理水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述上游侧沉淀工序之后,将所述被处理水调整为所述镁化合物能够溶解的pH。
2. 根据权利要求1所述的水处理方法,其中,
在所述被处理水的最下游处的所述析晶工序之后包括下游侧脱盐工序,在该下游侧脱盐工序中分离为浓缩水与处理水,并对该分离出的处理水进行回收。
3. 根据权利要求1所述的水处理方法,其中,
在所述上游侧沉淀工序之前或者在所述上游侧沉淀工序之后且所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之前包括脱气工序,在该脱气工序中,从所述被处理水中去除CO2。
4. 根据权利要求1或2所述的水处理方法,其中,
所述被处理水包含金属离子,
所述水处理方法在所述析晶工序之后包括沉淀工序,在该沉淀工序中,碳酸钙与金属化合物中的至少一方沉淀,从而所述浓缩水中的所述碳酸钙与所述金属离子中的至少一方的浓度降低。
5. 根据权利要求4所述的水处理方法,其中,
在所述沉淀工序中,向所述浓缩水供给所述二氧化硅的晶种与所述二氧化硅的沉淀剂中的至少一方。
6. 根据权利要求5所述的水处理方法,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,根据所述Mg离子的浓度来调整所述二氧化硅的沉淀剂的供给量。
7. 根据权利要求4所述的水处理方法,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述沉淀工序的浓缩水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述沉淀工序之后,将所述浓缩水调整为所述镁化合物能够溶解的pH。
8. 根据权利要求2所述的水处理方法,其中,
使水分从所述下游侧脱盐工序的所述浓缩水中蒸发,并回收所述浓缩水中的固体。
9. 一种水处理系统,其具备:
水垢防止剂供给部,其向包含Ca离子、SO4离子、碳酸离子以及二氧化硅的被处理水供给钙水垢防止剂,所述钙水垢防止剂是防止包含钙的水垢析出的水垢防止剂;
pH调整部,其向所述被处理水供给pH调整剂,将所述被处理水的pH调整为所述二氧化硅能够溶解于所述被处理水中的值;
脱盐部,其设置在所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的下游侧,且将所述被处理水分离为浓缩水与处理水,所述浓缩水浓缩有所述Ca离子、所述SO4离子、所述碳酸离子以及所述二氧化硅;
析晶部,其设置在所述脱盐部的下游侧,且具有使石膏从所述浓缩水中析晶的析晶槽与向所述析晶槽供给石膏的晶种的晶种供给部;以及
上游侧沉淀部,其在位于所述被处理水的最上游的所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的上游侧,该上游侧沉淀部至少使碳酸钙从所述被处理水中沉淀,从而使所述被处理水中的所述碳酸钙的浓度降低,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述上游侧沉淀部内的所述被处理水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述上游侧沉淀部的下游侧,将所述被处理水的pH调整为所述镁化合物能够溶解的值。
10. 根据权利要求9所述的水处理系统,其中,
在被处理水最下游的所述析晶部的下游侧具备下游侧脱盐部,该下游侧脱盐部将从所述析晶部排出的所述浓缩水分离为浓缩水与处理水。
11. 根据权利要求9所述的水处理系统,其中,
在所述上游侧沉淀部的上游侧或者在所述上游侧沉淀部的下游侧且所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的上游侧具备脱气部,该脱气部从所述被处理水中去除CO2。
12. 根据权利要求9或10所述的水处理系统,其中,
所述被处理水包含金属离子,
在所述析晶部的下游侧具备沉淀部,该沉淀部使碳酸钙与金属化合物中的至少一方沉淀,从而使所述浓缩水中的所述碳酸钙与所述金属离子中的至少一方的浓度降低。
13. 根据权利要求12所述的水处理系统,其中,
向所述沉淀部供给所述二氧化硅的晶种与所述二氧化硅的沉淀剂中的至少一方。
14. 根据权利要求13所述的水处理系统,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,在所述沉淀部中,根据所述Mg离子的浓度来调整所述二氧化硅的沉淀剂的供给量。
15. 根据权利要求12所述的水处理系统,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述沉淀部内的所述浓缩水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述沉淀部的下游侧,将所述浓缩水的pH调整为所述镁化合物能够溶解的值。
16. 根据权利要求10所述的水处理系统,其中,
在所述下游侧脱盐部的所述浓缩水的下游侧具备蒸发器,该蒸发器使水分从所述浓缩水中蒸发并回收所述浓缩水中的固体。”
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年8月8日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书,具体修改了权利要求1和9。复审请求人认为:(1)对比文件1在第一RO系统前提高pH,可能无法避免水垢的形成,对比文件2第一阶段不采用所谓松散的反渗透膜而仅进行硫酸等酸的注入的情况下,不能够得到在第二阶段中提高pH这一启示。(2)修改后的权利要求1、9实施两次脱盐、析晶以及两次pH调整为碱性的工序,对比文件2没有公开实施2次调整为碱性的工序,对比文件1的主要目的是去除石膏,并未公开在对钙水垢的析出进行抑制的同时,还抑制二氧化硅水垢的析出;(3)对比文件2只是公开了添加碱剂来提高二氧化硅的溶解度,同时用二氧化硅水垢防止剂防止二氧化硅的析出;即便参照对比文件2,本领域技术人员也难以想到在对比文件1中将添加了钙水垢防止剂的水的pH调整为碱性。复审请求时修改的权利要求1和9如下:
“1. 一种水处理方法,其包括如下的工序:
水垢防止剂供给工序,在该水垢防止剂供给工序中,向包含Ca离子、SO4离子、碳酸离子以及二氧化硅的被处理水供给钙水垢防止剂,所述钙水垢防止剂是防止包含钙的水垢析出的水垢防止剂;
pH调整工序,在该pH调整工序中,将所述被处理水调整为所述二氧化硅能够溶解于所述被处理水中的pH;
脱盐工序,该脱盐工序在所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之后,将所述被处理水分离为浓缩水与处理水,所述浓缩水浓缩有所述Ca离子、所述SO4离子、所述碳酸离子以及所述二氧化硅;
析晶工序,在该析晶工序中,向所述浓缩水供给石膏的晶种,从而石膏从所述浓缩水中析晶;以及
上游侧沉淀工序,该上游侧沉淀工序在所述被处理水的最上游侧的所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之前,在该上游侧沉淀工序中,至少碳酸钙从所述被处理水中沉淀,从而所述被处理水中的所述碳酸钙的浓度降低,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述上游侧沉淀工序的所述被处理水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述上游侧沉淀工序之后,将所述被处理水调整为所述镁化合物能够溶解的pH,
将所述析晶工序后的浓缩水作为被处理水,进一步实施从所述水垢防止剂供给工序至所述析晶工序的各工序。
9. 一种水处理系统,其中,在被处理水的流通方向上连结有两个水处理部,所述两个水处理部分别具备:
水垢防止剂供给部,其向包含Ca离子、SO4离子、碳酸离子以及二氧化硅的被处理水供给钙水垢防止剂,所述钙水垢防止剂是防止包含钙的水垢析出的水垢防止剂;
pH调整部,其向所述被处理水供给pH调整剂,将所述被处理水的pH调整为所述二氧化硅能够溶解于所述被处理水中的值;
脱盐部,其设置在所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的下游侧,且将所述被处理水分离为浓缩水与处理水,所述浓缩水浓缩有所述Ca离子、所述SO4离子、所述碳酸离子以及所述二氧化硅;以及
析晶部,其设置在所述脱盐部的下游侧,且具有使石膏从所述浓缩水中析晶的析晶槽与向所述析晶槽供给石膏的晶种的晶种供给部,
所述水处理系统具备上游侧沉淀部,其在位于所述被处理水的最上游的所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的上游侧,该上游侧沉淀部至少使碳酸钙从所述被处理水中沉淀,从而使所述被处理水中的所述碳酸钙的浓度降低,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述上游侧沉淀部内的所述被处理水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述上游侧沉淀部的下游侧,将所述被处理水的pH调整为所述镁化合物能够溶解的值。”
经形式审查合格,国家知识产权局依法受理了该复审请求,并于2018年8月14日发出复审请求受理通知书,同时将案卷转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年1月21日向复审请求人发出复审通知书,指出:权利要求1-16相对于对比文件1、对比文件2和本领域常规技术手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性,并引用了证据1(《工业水处理手册 第七版》,秦裕珩等合译,[美]贝茨公司编,化学工业出版社,1982年7月,第47页第2、3段)证明向水中加入镁化合物可将二氧化硅从水中除去为本领域的公知常识。针对复审请求人的意见陈述,合议组认为:首先,对比文件1由于在第一RO系统前添加了钙阻垢剂,提高pH至碱性能够避免钙水垢的形成;对比文件2第一、二阶段采用的反渗透膜的区别在于有效膜面积不同,这种区别的原因在于处理水质的不同,并最终导致水回收率的不同。第一阶段采用的反渗透膜的性能并不影响其先在第一阶段调节pH至酸性使钙镁离子溶解去除大部分钙镁硬度成分,再在第二阶段调节pH至碱性以提高二氧化硅的溶解度并投加钙阻垢剂防止残留的钙析出从而去除二氧化硅硬度成分的构思。其次,对比文件1公开了将析晶工序后的浓缩水作为被处理水添加阻垢剂后进一步实施脱盐工序和析晶工序,对比文件2公开了与本申请相同的对碳酸钙的水垢析出进行抑制的同时还抑制二氧化硅水垢的析出的技术方案。当对比文件1进水中还含有大量的二氧化硅时,为了防止二氧化硅在后续的脱盐工序中沉积产生结垢,在对比文件2给出的在钙水垢防止剂供给工序和脱盐工序之间进行pH调节为二氧化硅能够溶解的启示下,本领域技术人员容易想到脱盐前添加钙水垢防止剂且调节为二氧化硅能够溶解的pH,并得到本申请所述的将所述析晶工序之后的浓缩水作为被处理水进一步实施从所述水垢防止剂供给工序至所述析晶工序的各工序的方案。即对比文件2给出了与对比文件1结合的技术启示进而得到本申请的技术方案。
复审请求人于2019年4月30日提交了意见陈述书和修改的权利要求书。修改的权利要求书如下:
“1. 一种水处理方法,其包括如下的工序:
水垢防止剂供给工序,在该水垢防止剂供给工序中,向包含Ca离子、SO4离子、碳酸离子以及二氧化硅的被处理水供给钙水垢防止剂,所述钙水垢防止剂是防止包含钙的水垢析出的水垢防止剂;
pH调整工序,在该pH调整工序中,将所述被处理水调整为所述二氧化硅能够溶解于所述被处理水中的pH10以上;
脱盐工序,该脱盐工序在所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之后,将所述被处理水分离为浓缩水与处理水,所述浓缩水浓缩有所述Ca离子、所述SO4离子、所述碳酸离子以及所述二氧化硅;
析晶工序,在该析晶工序中,向所述浓缩水供给石膏的晶种,从而石膏从所述浓缩水中析晶;以及
上游侧沉淀工序,该上游侧沉淀工序在所述被处理水的最上游侧的所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之前,在该上游侧沉淀工序中,至少碳酸钙从所述被处理水中沉淀,从而所述被处理水中的所述碳酸钙的浓度降低,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述上游侧沉淀工序的所述被处理水调整为镁化合物析出的pH10以上来降低所述Mg离子的浓度,
在所述上游侧沉淀工序之后,将所述被处理水调整为所述镁化合物能够溶解的pH小于10,
将所述析晶工序后的浓缩水作为被处理水,进一步实施从所述水垢防止剂供给工序至所述析晶工序的各工序。
2. 根据权利要求1所述的水处理方法,其中,
在所述被处理水的最下游处的所述析晶工序之后包括下游侧脱盐工序,在该下游侧脱盐工序中分离为浓缩水与处理水,并对该分离出的处理水进行回收。
3. 根据权利要求1所述的水处理方法,其中,
在所述上游侧沉淀工序之前或者在所述上游侧沉淀工序之后且所述水垢防止剂供给工序以及所述pH调整工序之前包括脱气工序,在该脱气工序中,从所述被处理水中去除CO2。
4. 根据权利要求1或2所述的水处理方法,其中,
所述被处理水包含金属离子,
所述水处理方法在所述析晶工序之后包括沉淀工序,在该沉淀工序中,碳酸钙与金属化合物中的至少一方沉淀,从而所述浓缩水中的所述碳酸钙与所述金属离子中的至少一方的浓度降低。
5. 根据权利要求4所述的水处理方法,其中,
在所述沉淀工序中,向所述浓缩水供给所述二氧化硅的晶种与所述二氧化硅的沉淀剂中的至少一方。
6. 根据权利要求5所述的水处理方法,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,根据所述Mg离子的浓度来调整所述二氧化硅的沉淀剂的供给量。
7. 根据权利要求4所述的水处理方法,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述沉淀工序的浓缩水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述沉淀工序之后,将所述浓缩水调整为所述镁化合物能够溶解的pH。
8. 根据权利要求2所述的水处理方法,其中,
使水分从所述下游侧脱盐工序的所述浓缩水中蒸发,并回收所述浓缩水中的固体。
9. 一种水处理系统,其中,在被处理水的流通方向上连结有两个水处理部,所述两个水处理部分别具备:
水垢防止剂供给部,其向包含Ca离子、SO4离子、碳酸离子以及二氧化硅的被处理水供给钙水垢防止剂,所述钙水垢防止剂是防止包含钙的水垢析出的水垢防止剂;
pH调整部,其向所述被处理水供给pH调整剂,将所述被处理水的pH调整为所述二氧化硅能够溶解于所述被处理水中的10以上的值;
脱盐部,其设置在所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的下游侧,且将所述被处理水分离为浓缩水与处理水,所述浓缩水浓缩有所述Ca离子、所述SO4离子、所述碳酸离子以及所述二氧化硅;以及
析晶部,其设置在所述脱盐部的下游侧,且具有使石膏从所述浓缩水中析晶的析晶槽与向所述析晶槽供给石膏的晶种的晶种供给部,
所述水处理系统具备上游侧沉淀部,其在位于所述被处理水的最上游的所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的上游侧,该上游侧沉淀部至少使碳酸钙从所述被处理水中沉淀,从而使所述被处理水中的所述碳酸钙的浓度降低,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述上游侧沉淀部内的所述被处理水调整为镁化合物析出的pH10以上来降低所述Mg离子的浓度,
在所述上游侧沉淀部的下游侧,将所述被处理水的pH调整为所述镁化合物能够溶解的pH小于10的值。
10. 根据权利要求9所述的水处理系统,其中,
在被处理水最下游的所述析晶部的下游侧具备下游侧脱盐部,该下游侧脱盐部将从所述析晶部排出的所述浓缩水分离为浓缩水与处理水。
11. 根据权利要求9所述的水处理系统,其中,
在所述上游侧沉淀部的上游侧或者在所述上游侧沉淀部的下游侧且所述水垢防止剂供给部以及所述pH调整部的上游侧具备脱气部,该脱气部从所述被处理水中去除CO2。
12. 根据权利要求9或10所述的水处理系统,其中,
所述被处理水包含金属离子,
在所述析晶部的下游侧具备沉淀部,该沉淀部使碳酸钙与金属化合物中的至少一方沉淀,从而使所述浓缩水中的所述碳酸钙与所述金属离子中的至少一方的浓度降低。
13. 根据权利要求12所述的水处理系统,其中,
向所述沉淀部供给所述二氧化硅的晶种与所述二氧化硅的沉淀剂中的至少一方。
14. 根据权利要求13所述的水处理系统,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,在所述沉淀部中,根据所述Mg离子的浓度来调整所述二氧化硅的沉淀剂的供给量。
15. 根据权利要求12所述的水处理系统,其中,
在所述被处理水包含Mg离子的情况下,将所述沉淀部内的所述浓缩水调整为镁化合物析出的pH来降低所述Mg离子的浓度,
在所述沉淀部的下游侧,将所述浓缩水的pH调整为所述镁化合物能够溶解的值。
16. 根据权利要求10所述的水处理系统,其中,
在所述下游侧脱盐部的所述浓缩水的下游侧具备蒸发器,该蒸发器使水分从所述浓缩水中蒸发并回收所述浓缩水中的固体。”
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
(一)关于审查文本
复审请求人在答复复审通知书时提交了修改的权利要求书,经合议组审查,复审请求人提交的修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审请求审查决定针对的文本是2019年4月30日提交的权利要求第1-16项;2015年12月30日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书附图图1-16及根据专利合作条约第28条或第41条提交的修改的说明书第1-373段。
(二)关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定的创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
评价一项发明权利要求的创造性时,如果该权利要求所限定的技术方案与最接近的现有技术公开的技术方案之间的区别技术特征已在另一篇相同领域的对比文件中公开或者是本领域的公知常识,并且作用相同,则该权利要求所限定的技术方案是显而易见的,不具有突出的实质性特点,不具备创造性。
权利要求1-16不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
1.权利要求1请求保护一种水处理方法。对比文件1公开了一种水处理方法,并具体披露了如下技术方案(参见说明书第[0022]-[0027]段及附图1):如图1,待处理水7例如含硫酸盐废水,被送至第一RO系统8(相当于权利要求1中的脱盐工序),第一RO系统8处理进水7产生净水出水流9和浓缩水出水流10,浓缩水出水流10含过饱和的一种或更多种可溶性固体,上述可溶性固体可以是各种各样的盐或者其它的化合物,这里简单地以石膏为例,浓缩水中的石膏浓度至少是过饱和浓度的2-3.5倍或更高。由于进水流7中添加了阻垢剂(相当于权利要求1中的“水垢防止剂供给工序”),使得石膏仍然是过饱和的。浓缩水10流入析晶系统11,所述析晶系统11一般包括反应池12和澄清反应器18。在工艺开始启动时,工艺通过循环沉淀的石膏至反应池12以实现自持续反应之前,初始的反应池12中添加了石膏粉末(即晶种);反应池12中石膏颗粒的存在使得浓缩水出水流10中的过饱和可溶性石膏沉淀为石膏固体颗粒(相当于权利要求1中的“析晶工序,在该析晶工序中,向所述浓缩水供给石膏的晶种,从而石膏从所述浓缩水中析晶”)。析晶浓缩水伴随着大量石膏颗粒溢流出反应池12,通过连接管送至澄清器18。溢流在澄清器18中被收集并送至常规的过滤器28,然后作为出水30提供给第二RO系统32。此外向出水30中加入阻垢剂防止第二RO系统32膜表面发生结垢。从澄清器出来的包含绝大部分固体的下部流22被泵送返回至反应池12以使析晶过程自持续。第二RO系统32产生的第二浓缩水40能在第二析晶反应系统继续得到处理。
对比文件1说明书第[0023]段公开了第一RO浓缩水出水流10含过饱和的一种或更多种可溶性固体,上述可溶性固体可以是各种各样的盐或者其它的化合物,这里简单地以石膏为例。说明书第[0004]段还公开了可溶性固体的选择:还在典型的情况下,一些可溶性的固体、难溶盐能够在膜的表面作为固体沉积物或垢沉淀下来。这些盐或可溶性固体容易产生结垢,例如碳酸钙、硫酸钙(石膏),硫酸钡、硫酸锶、氟化钙或二氧化硅也可以产生水垢。可见,对比文件1公开了脱盐工序以及水垢防止剂供给工序,向包含钙离子、硫酸根离子、碳酸根离子以及二氧化硅的被处理水供给钙水垢防止剂,脱盐工序同样将所述被处理水分离为浓缩水和处理水,所述浓缩水浓缩有所述钙离子、所述硫酸根离子、所述碳酸根离子以及所述二氧化硅。
因此,权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比,其区别特征在于:(1)权利要求1中还包括pH调整工序,在该pH调整工序中,将所述被处理水调整为所述二氧化硅能够溶解于所述被处理水中的pH,具体为10以上,且pH调整工序在脱盐工序之前水垢防止剂供给工序后;(2)权利要求1中还包括上游侧沉淀工序,使pH调整为10以上,在所述上游侧沉淀工序之后将所述被处理水调整为所述镁化合物能够溶解的pH,具体为小于10;(3)将所述析晶工序之后的浓缩水作为被处理水进一步实施从所述水垢防止剂供给工序至所述析晶工序的各工序。基于上述区别特征,权利要求1实际解决的技术问题是如何避免脱盐设备发生结垢并提高脱盐水回收率。
对于区别特征(1),对比文件2公开了一种含高浓度二氧化硅的水的反渗透处理方法(参见说明书第2栏第3段、第3栏第1段、第6栏第1段至第11栏第3段,表1、2及图1):含高浓度二氧化硅的原水1经压缩泵5升压后送至反渗透膜装置6进行第一反渗透处理。同时,在原水中投加硫酸,将反渗透装置6的进水pH调节至弱酸。水中的硬度成分例如Ca2 和Mg2 在第一阶段基本被高效地去除,透过水9被送至脱炭酸塔10以去除CO2,由储罐13向经脱炭酸塔10脱气后的处理水中添加碱试剂,以提高处理水的pH,从而极大地提高二氧化硅的溶解度,二氧化硅在第二阶段的反渗透膜装置19中被去除(相当于权利要求1中的“pH调整工序,在该pH调整工序中,将被处理水调整为二氧化硅能够溶解于被处理水中的pH,该pH调整工序在脱盐工序之前”),同时由储罐15向脱气后的处理水中添加阻垢剂。对比文件2说明书第3栏第1段还公开了采用反渗透处理,在第二反渗透阶段投加碱试剂调节pH至9以上以提高二氧化硅的溶解度,并投加膦酸阻垢剂以阻止少量的碳酸钙、磷酸钙和硫酸钙析出(即添加钙阻垢剂)。结合上面公开的内容可见,对比文件2公开了先通过第一反渗透装置基本去除钙镁离子,后向第二反渗透装置进水前添加钙水垢防止剂进一步防止钙沉积在RO膜表面,并且调节第二RO进水的pH使其为碱性,使二氧化硅能够溶解。pH调整的具体值是本领域技术人员综合考虑二氧化硅的溶解度和阻垢剂加入量等因素经过常规试验能够确定的。对比文件2虽然没有明确添加钙水垢防止剂和碱剂的顺序,但由于在二氧化硅发生溶解的碱性pH值条件下,钙镁容易发生沉淀反应,因而本领域技术人员容易推断出先添加钙水垢防止剂再调节pH值至碱性。由此可见,对比文件2给出了在脱盐工序之前先添加钙水垢防止剂再调节pH为二氧化硅能够溶解的pH的启示,并给出了在去除二氧化硅前先去除钙镁离子分步去除易结垢物质的启示。在此启示下,当进水中含有较高浓度的二氧化硅时,为防止二氧化硅在脱盐设备上发生沉积结垢,本领域技术人员容易想到在脱盐工序之前添加钙水垢防止剂工序之后设置pH调整工序以使二氧化硅能够溶解。
对于区别特征(2),由于化学沉淀软化法是去除钙镁离子的常规方式,本领域技术人员综合考虑进水水质和处理成本等因素,当进水水质含钙镁离子浓度较高时,为防止钙镁在后续的脱盐设备上结垢影响脱盐效果和水回收率,容易想到在进水经脱盐处理前先进行化学沉淀以初步去除钙镁离子。为防止残留的镁离子进入脱盐设备发生结垢,将被处理水调整为镁化合物能够溶解的pH是本领域技术人员容易想到的。具体使镁离子沉淀和溶解的pH值也是本领域技术人员经过常规试验能够确定的。
对于区别特征(3),对比文件1(参见说明书第[0024]段)还公开了后续脱盐步骤的进水30(即析晶分离后的浓缩水)被泵送至第二RO系统32,额外的阻垢剂被添加至进水30中以阻止第二RO系统32中水垢的形成。即对比文件1公开了将析晶工序后的浓缩水作为被处理水向其中添加阻垢剂后进一步实施脱盐工序和析晶工序,而在进水含有二氧化硅的情况下,经过第一脱盐工序后二氧化硅被保留在析晶后的浓缩水里,且因为浓缩二氧化硅的浓度得到提高更易发生沉积,为了防止其在后续的脱盐工序中沉积产生结垢,在对比文件2给出的在脱盐工序之前先添加钙水垢防止剂再调节pH为二氧化硅能够溶解的pH的启示下,本领域技术人员容易想到对对比文件1析晶后的浓缩水处理方案进行改进,在水垢防止剂供给之后脱盐之前增加pH调整工序,从而得到权利要求1所述的将所述析晶工序之后的浓缩水作为被处理水进一步实施从所述水垢防止剂供给工序至所述析晶工序的各工序的技术方案。
综上所述,在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常规技术手段而得到权利要求1所要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,因此,权利要求1要求保护的技术方案并不具备突出的实质性特点,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.权利要求2进一步限定了下游侧脱盐工序。对比文件1还公开了(参见说明书第[0027]段及附图1):后续脱盐步骤的进水30被泵送至第二RO系统32,额外的阻垢剂被添加至进水30中以阻止第二RO系统32中水垢的形成。进水30在第二RO系统32中被处理成为第二净水39和第二浓缩水40。所述第二浓缩水40中浓缩了石膏以析晶,第二浓缩水40然后以上述相同的方式(析晶系统11)在第二析晶系统中被处理,如图1所示;随后又一次被重复,或三次、四次或更多次(相当于权利要求2中的“在所述被处理水的最下游处的所述析晶工序之后包括下游侧脱盐工序,在该下游侧脱盐工序中分离为浓缩水与处理水”)。且在对比文件1公开(参见说明书第[0024]段)了“第一RO系统8产生的净水9可用于市政的饮用供水、灌溉、工业冷却水等”的基础上,对该下游侧脱盐工序分离出的处理水进行回收,这是本领域技术人员能做出的常规选择。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下,权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.权利要求3进一步限定了脱气工序。对比文件2公开了(参见说明书第3栏第1段至第4栏第2段及附图1):第一反渗透透过水9被送至脱炭酸塔10以去除CO2,由储罐13、14向经脱炭酸塔10脱气后的已处理水中分别添加碱试剂和钙水垢防止剂,然后进入第二反渗透膜装置19。由于CO2和上游侧沉淀工序的钙镁离子的去除都是为了去除钙镁硬度,其先后顺序不影响脱盐设备的结垢和脱盐水回收率,因此,在对比文件2给出的脱CO2启示下,本领域技术人员也容易想到在上游侧沉淀工序前或后且水垢防止剂供给工序及pH调整工序之前设置脱气工序以从被处理水中去除CO2。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下,权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4.权利要求4-5进一步限定了沉淀工序。由于析晶工序添加的是石膏的晶种,其仅能去除浓缩水中的硫酸钙,钙离子、碳酸根离子、其它金属离子及二氧化硅这些物质经过脱盐工序被浓缩仍然存在于浓缩水中,上述物质如果不被去除,容易在后续的脱盐系统上结垢从而影响脱盐效率并降低水的回收率,而化学沉淀法是去除上述物质的常规方法,因此本领域技术人员容易想到在析晶工序后设置沉淀工序以使碳酸钙、金属化合物和二氧化硅以沉淀的形式从浓缩水中分离出来。由于添加晶种和沉淀剂是使二氧化硅从水中析出的两种常见方式,本领域技术人员容易想到向浓缩水中供给二氧化硅的晶种或二氧化硅的沉淀剂以去除浓缩水中二氧化硅。因此,在其各自引用的权利要求均不具备创造性的情况下,权利要求4-5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
5.权利要求6进一步限定了被处理水中包含Mg离子情况下的二氧化硅沉淀剂的调整。本领域公知的向水中加入镁化合物可将二氧化硅从水中除去(参见证据1第47页第2、3段),因而在被处理水包含Mg离子的情况下,根据Mg离子的浓度来调整二氧化硅沉淀剂的供给量是本领域技术人员容易想到的。因此,在其引用的权利要求5不具备创造性的情况下,权利要求6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
6.权利要求7进一步限定了包含Mg离子情况下的pH调整。对比文件2公开了在第一阶段投加酸试剂至水中以使二价金属离子例如Ca和Mg溶解从浓缩水中除去(参见说明书第2栏第3段至第3栏第1段),基于此,在被处理水包含Mg离子的情况下,对Mg离子或Mg化合物进行调控是本领域技术人员容易想到的。当Mg离子浓度很高的情况下,将沉淀工序的浓缩水调整为镁化合物析出的pH以降低Mg离子浓度,而为了防止残留的镁离子在脱盐设备上结垢影响水的回收率,在沉淀工序之后,将浓缩水调整为镁化合物能够溶解的pH,这些是本领域技术人员在调控Mg离子或Mg化合物时的技术常识。因此,在其引用的权利要求4不具备创造性的情况下,权利要求7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
7.权利要求8进一步限定了浓缩水的蒸发。将脱盐后的浓缩水蒸发并回收其中的固体是本领域的常规技术手段,将脱盐浓缩水蒸发应用在下游侧脱盐工序处是本领域技术人员的常规调整。因此,在其引用的权利要求2不具备创造性的情况下,权利要求8也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
8.权利要求9请求保护一种水处理系统。参见权利要求1的评述,对比文件1公开了一种水处理系统包括水垢防止剂供给部、RO脱盐部和析晶部,且析晶后的浓缩水经过过滤处理后添加阻垢剂后再次进入RO脱盐系统进行脱盐处理。由此可知,权利要求9所要求保护的技术方案与对比文件1所公开的内容相比,其区别特征在于:(1)还包括pH调整部,其向被处理水供给pH调整剂,将被处理水的pH调整为二氧化硅能够溶解于被处理水中10以上的值,该pH调整部在第一脱盐部上游侧且水垢防止剂供给部下游侧;(2)还包括上游侧沉淀部,将pH调整为10以上,在所述上游侧沉淀部的下游测将所述被处理水调整为所述镁化合物能够溶解的小于10的pH值;3)包括两个水处理部,析晶后的浓缩水再次经过水垢防止剂供给部、pH调整部、脱盐部和析晶部进行处理。基于上述区别特征,权利要求9实际解决的技术问题是如何避免脱盐设备发生结垢并提高脱盐水回收率。
对于区别特征(1),请参见权利要求1的评述,对比文件2给出了在钙水垢防止剂供给工序和脱盐工序之间设置pH调整部进行pH调节为二氧化硅能够溶解的启示,并给出了在去除二氧化硅前先经RO膜分离去除钙镁离子分步去除易结垢物质的启示。在此启示下,当进水中含有较高浓度的二氧化硅时,为防止二氧化硅在脱盐设备上发生沉积结垢,本领域技术人员容易想到在脱盐工序之前添加钙水垢防止剂工序之后设置pH调整工序以使二氧化硅能够溶解。pH调整的具体值是本领域技术人员综合考虑二氧化硅的溶解度和阻垢剂加入量等因素经过常规试验能够确定的。
对于区别特征(2),由于化学沉淀软化法是去除钙镁离子的常规方式,本领域技术人员综合考虑进水水质和处理成本等因素,当进水水质含钙镁离子浓度较高时,为防止钙镁在后续的脱盐设备上结垢影响脱盐效果和水回收率,容易想到在进水进入脱盐部处理前先进入上游侧沉淀部进行化学沉淀以初步去除钙镁离子。为防止镁进入脱盐设备发生结垢,将被处理水调整为镁化合物能够溶解的pH是本领域技术人员容易想到的。具体使镁离子沉淀和溶解的pH值也是本领域技术人员经过常规试验能够确定的。
对于区别特征(3),对比文件1说明书第[0024]段还公开了将析晶工序后的浓缩水作为被处理水添加阻垢剂后进一步实施脱盐工序和析晶工序,而在进水含有二氧化硅的情况下,经过第一脱盐工序后二氧化硅被保留在析晶后的浓缩水里,且其浓度得到提高更易发生沉积,为了防止其在后续的脱盐工序中沉积产生结垢,在对比文件2给出的在水垢防止剂供给工序和脱盐工序之间进行pH调节为二氧化硅能够溶解的启示下,本领域技术人员容易想到对对比文件1析晶后的浓缩水处理方案进行改进,在水垢防止剂供给之后脱盐之前增加pH调整工序,从而得到本申请所述的将所述析晶工序之后的浓缩水作为被处理水再次经过水垢防止剂供给部、pH调整部、脱盐部和析晶部进行处理。
综上所述,在对比文件1的基础上结合对比文件2以及本领域的常规技术手段而得到权利要求9所要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的,因此,权利要求9要求保护的技术方案并不具备突出的实质性特点,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
9.权利要求10进一步限定了下游侧脱盐部。参见权利要求2的评述,对比文件1已经公开了下游侧脱盐部(参见说明书附图1)。因此,在其引用的权利要求9不具备创造性的情况下,权利要求10也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
10.权利要求11进一步限定了脱气部。参见权利要求3的评述,对比文件2已经公开了水垢防止剂供给部及pH调整部上游侧具备脱炭酸塔以降低水中碳酸根离子的浓度(参见说明书图1)。由于碳酸根离子的去除与钙镁及其它金属离子的沉淀去除的先后顺序不影响最终上述碳酸根离子及钙镁与其它金属离子的去除效果,因而将脱气部设置在上游侧沉淀部的上游侧和下游侧是本领域技术人员的常规选择。因此,在其引用的权利要求9不具备创造性的情况下,权利要求11也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
11.权利要求12-13进一步限定了沉淀部。参见权利要求4、5的评述,在析晶部的下游侧设置沉淀部使碳酸钙、金属化合物沉淀,并向沉淀部供给二氧化硅的晶种或二氧化硅的沉淀剂是本领域技术人员容易想到的。因此,在其各自引用的权利要求均不具备创造性的情况下,权利要求12-13也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
12.权利要求14进一步限定了被处理水中包含Mg离子情况下的二氧化硅沉淀剂的调整。参见权利要求6的评述,在被处理水包含Mg离子的情况下,在所述沉淀部中,根据Mg离子的浓度来调整二氧化硅沉淀剂的供给量是本领域技术人员容易想到的。因此,在其引用的权利要求13不具备创造性的情况下,权利要求14也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
13.权利要求15进一步限定了包含Mg离子情况下的pH调整。请参见权利要求7的评述。因此,在其引用的权利要求12不具备创造性的情况下,权利要求15也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
14.权利要求16进一步限定了浓缩水的蒸发。参见权利要求8的评述,将脱盐后的浓缩水蒸发并回收其中的固体是本领域的常规技术手段,具体在下游侧脱盐工序处设置蒸发器蒸发并回收浓缩水中的固体是本领域技术人员的常规调整。因此,在其引用的权利要求10不具备创造性的情况下,权利要求16也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(三)关于复审请求人的意见陈述
复审请求人认为: 1)参照对比文件2的图1,与碱剂注入泵连接的配管配置在与水垢防止剂注入泵连接的配管的上游侧,对比文件2没有给出在脱盐工序前先添加钙水垢防止剂再调节pH为二氧化硅能够溶解的pH的启示。2)进行化学沉淀以初步去除钙镁离子不是本领域技术人员容易想到的,采用对比文件2第一阶段去除钙镁的技术即可,没有动机采用化学沉淀;3)对比文件1未提到含有大量二氧化硅和大量Mg离子的进水,“当进水中含有较高浓度的二氧化硅时”和“Mg离子浓度较高时”的假定属于事后诸葛亮;4)由于对比文件2记载了“由于第一阶段反渗透处理中水垢成分基本上被去除,所以即使在第二阶段反渗透处理中在其入口侧pH升高,也不会引起水垢的形成”,其成为对比文件1水垢成分未被基本去除的第一RO系统前将pH提高为碱性的技术阻碍,所以“对比文件1由于在第一RO系统前添加了钙阻垢剂,提高pH至碱性能够避免钙水垢的形成”属于事后诸葛亮;5)对比文件1公开了反渗透浓缩水供给到后续的反渗透系统中,对比文件2公开的在第二阶段向透过水添加碱剂及水垢防止剂并向反渗透装置供给,对比文件1结合对比文件2不会构成本申请。
对此,合议组认为:1)对比文件2的附图1仅是示意图,从图中仅能看出第一阶段RO透过水经脱炭酸塔处理后加入碱剂和钙阻垢剂,不能因为附图上碱剂储罐在钙阻垢剂储罐的上侧,就认为先加碱剂后加钙阻垢剂。结合本领域的普通知识,在二氧化硅发生溶解的碱性pH值条件下,钙镁容易发生沉淀反应,为防止钙镁和二氧化硅在反渗透膜表面沉积,本领域技术人员容易推断出先添加钙水垢防止剂再调节pH值至碱性。即对比文件2给出了在脱盐工序之前先添加钙水垢防止剂再调节pH为二氧化硅能够溶解的pH的启示。
2)本领域公知的,石灰软化法也即化学沉淀法是防止膜结垢的常见方法。对比文件2加酸使钙镁离子基本溶解再使其进入反渗透装置,虽然也能防止膜结垢,但钙镁离子基本转入浓水中,若在待处理水钙镁离子含量很高的情况下,本领域技术人员通常会先回收有价值的钙盐,从而也会一定程度上减少钙对反渗透膜的污染,也就是说,在最接近现有技术对比文件1公开了在RO前加钙阻垢剂的基础上,容易想到在其进入反渗透装置前采用本领域公知的化学沉淀法初步去除钙镁离子防止膜结垢,而不再采用对比文件2加酸使钙镁离子基本溶解再使其进入反渗透装置。
3)对比文件1实施例2记载了Mg2 浓度为544mg/L(参见说明书第[0039]段),可以认为其公开了含有大量Mg2 的情况,且其在背景技术部分记载了含有二氧化硅的情况(参见说明书第[0004]段),在此情况下在面对提高含盐废水的回收率的问题时,为防止镁离子和二氧化硅在反渗透膜表面沉积,本领域技术人员有动机采用常见的化学沉淀软化法去除部分镁离子并结合对比文件2给出了在脱盐工序之前先添加钙水垢防止剂再调节pH为二氧化硅能够溶解的pH的启示得到本申请的技术方案,因此合议组关于镁离子和二氧化硅含量的假定是基于对比文件1公开内容的合理假设,并非事后诸葛亮。
4)虽然对比文件2记载了“由于第一阶段反渗透处理中水垢成分基本上被去除,所以即使在第二阶段反渗透处理中在其入口侧pH升高,也不会引起水垢的形成”,其接着记载了“因为二氧化硅溶解度随pH的升高而升高”。因此上述记载仅说明了pH升高,二氧化硅溶解度升高,不会形成水垢。但其只针对水垢成分基本被去除的情况,即使这种情况下,为防止钙镁离子在第二阶段反渗透膜表面沉积其仍然在第二阶段反渗透处理前加入钙阻垢剂(参见说明书第5栏第1段),对比文件1明确公开了向第一RO系统前加入钙阻垢剂,由于钙阻垢剂的加入,即使水垢成分未被基本去除,在加入足量钙阻垢剂的情况下将pH提高为碱性也不会使得钙镁等离子在膜表面沉积。所以上述记载仅是客观陈述对比文件2的情况,其不能成为对比文件1水垢成分未被基本去除的第一RO系统前将pH提高为碱性的技术阻碍。
5)参见权利要求1的评述,对比文件2给出了在脱盐工序之前先添加钙水垢防止剂再调节pH为二氧化硅能够溶解的pH的启示,并给出了在去除二氧化硅前先去除钙镁离子分步去除易结垢物质的启示,在此启示下,本领域技术人员有动机对对比文件1进行改进,使废水进入第一RO系统前先加钙水垢防止剂再调pH为碱性。本领域技术人员为防止脱盐膜结垢有动机结合上述启示,与向透过水还是浓缩水加钙水垢防止剂和碱剂无关。
综上所述,复审请求人陈述的意见不予接受。
根据上述事实和理由,合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年4月26日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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