发明创造名称：一种新型轻质滤料反硝化生物滤池
外观设计名称：
决定号：182834
决定日：2019-07-03
委内编号：1F267523
优先权日：
申请（专利）号：201610117923.4
申请日：2016-03-02
复审请求人：上海交通大学
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：施晶俊
参审员：李波
国际分类号：C02F3/28
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或在另一篇对比文件中公开且作用相同，或是本领域的公知常识，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201610117923.4，名称为“一种新型轻质滤料反硝化生物滤池”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为上海交通大学，申请日为2016年3月2日，公开日为2016年6月1日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年9月10日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-8相对于对比文件1（《水污染控制工程》，成官文主编，北京：化学工业出版社，2009年7月）和对比文件2（CN104961989A，公开日为2015年10月7日）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2018年5月23日提交的权利要求第1-8项、2016年3月2日提交的说明书摘要、说明书第1-38段、摘要附图、说明书附图图1-2。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，包括滤池(1)，滤池(1)内填充有轻质滤料(3)，在轻质滤料(3)的下方设置进水管(9)，在轻质滤料(3)的上方设置出水管(6)，所述的轻质滤料(3)采用改性的聚苯乙烯滤料，所述的改性的聚苯乙烯滤料平均粒径为3.4-3.8mm，堆积密度为40-50kg/m3，孔隙率为0.4，比表面积大于1000m2/m3；
所述的改性的聚苯乙烯滤料按重量百分比包括以下组分：聚苯乙烯74％、聚碳酸酯9％、无机纳米粒子11％、偶联剂1.5％、抗氧剂1.5％、填充剂1.5％、润滑剂1.2％和色母0.3％，各组分所取数量之和等于100％；
改性的聚苯乙烯滤料采用以下步骤制备而成：
步骤一：按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280℃，得到熔融状态的共混物；
步骤二：将无机纳米粒子、偶联剂、抗氧剂、填充剂、润滑剂和色母加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌30-120min；
步骤三：将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯滤料。
2. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的无机纳米粒子为纳米二氧化硅。
3. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的抗氧剂为二丁基羟基甲苯。
4. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的润滑剂为由硬脂酸钙、氧化聚乙烯蜡和聚四氟乙烯超微粉按照重量比1:2:1复配而成的混合物。
5. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的滤池(1)还包括设置在轻质滤料(3)上方的反冲洗进水管道(2)，设置在轻质滤料(3)下方的反冲洗排泥管(7)与反冲洗进气管(8)。
6. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的轻质滤料(3)上部设置有轻质滤料挡板(5)，所述的轻质滤料挡板(5)上开设有格栅。
7. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的轻质滤料(3)与滤池(1)底部之间的空间为缓冲配水区(4)。
8. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的轻质滤料(3)使用时，采用人工强化挂膜的方式在轻质滤料(3)表面挂膜。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年11月20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。复审请求人认为：1）本申请采用气水联合冲洗，而对比文件1采用气水交替反洗，本申请将人工挂膜和气水联合冲洗结合起来改善传统滤池的性能；2）对比文件2给出的技术启示是“改性聚苯乙烯具有抗冲击能力强，耐摩擦力”，而本申请主要利用“改性聚苯乙烯轻质滤料经较小强度的气流和水流冲洗，就能产生较大的扰动，从而将衰老脱落的生物膜冲刷分离出滤料层进而带出生物滤池”，因此对比文件2未给出与对比文件1结合的启示，二者不能结合。本申请通过采用改性聚苯乙烯新型轻质滤料，提高了滤料的抗冲击性能，取得良好的脱氮效果，减少了滤池运行过程中的滤料消耗，降低反冲洗的能耗和提高反硝化生物滤池的产水率，降低了运行成本。复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，包括滤池(1)，滤池(1)内填充有轻质滤料(3)，在轻质滤料(3)的下方设置进水管(9)，在轻质滤料(3)的上方设置出水管(6)，所述的轻质滤料(3)采用改性的聚苯乙烯滤料，所述的改性的聚苯乙烯滤料平均粒径为3.4-3.8mm，堆积密度为40-50kg/m3，孔隙率为0.4，比表面积大于1000m2/m3；
所述的轻质滤料(3)使用时，采用人工强化挂膜的方式在轻质滤料(3)表面挂膜；
当反硝化生物滤池成功地完成启动，滤料层内生物量达到成熟阶段后，需对反硝化生物滤池进行反冲洗，反冲洗采用气水联合冲洗方式，气冲时气体流速为14L/min，水冲时水流速度为50L/min，气冲时间和水冲时间均为30s，气冲和水冲交替进行3次；
所述的改性的聚苯乙烯滤料按重量百分比包括以下组分：聚苯乙烯74％、聚碳酸酯9％、无机纳米粒子11％、偶联剂1.5％、抗氧剂1.5％、填充剂1.5％、润滑剂1.2％和色母0.3％，各组分所取数量之和等于100％；
改性的聚苯乙烯滤料采用以下步骤制备而成：
步骤一：按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280℃，得到熔融状态的共混物；
步骤二：将无机纳米粒子、偶联剂、抗氧剂、填充剂、润滑剂和色母加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌30-120min；
步骤三：将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯滤料。
2. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的无机纳米粒子为纳米二氧化硅。
3. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的抗氧剂为二丁基羟基甲苯。
4. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的润滑剂为由硬脂酸钙、氧化聚乙烯蜡和聚四氟乙烯超微粉按照重量比1∶2∶1复配而成的混合物。
5. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的滤池(1)还包括设置在轻质滤料(3)上方的反冲洗进水管道(2)，设置在轻质滤料(3)下方的反冲洗排泥管(7)与反冲洗进气管(8)。
6. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的轻质滤料(3)上部设置有轻质滤料挡板(5)，所述的轻质滤料挡板(5)上开设有格栅。
7. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的轻质滤料(3)与滤池(1)底部之间的空间为缓冲配水区(4)。”
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12月10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4月26日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-7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。针对复审请求人的意见，合议组认为：1）本申请权利要求1中限定了气冲和水冲交替进行，可见其气水联合冲洗方式实际为气水交替反洗，与对比文件1公开的反洗方式是相同的。对生物滤池的接种污泥进行驯化和培养以适应所需处理的污水是本领域的常规技术手段，采用人工强化挂膜是本领域常规的挂膜方式。人工挂膜和气水联合冲洗使得反洗能耗降低、运行成本降低的技术效果是本领域技术人员可以合理预期的。2）对比文件1中采用的Biostyrene轻质悬浮填料主要成分是聚苯乙烯，对比文件2公开了与本申请相同的聚苯乙烯滤料的组成配比和制备方法，在对比文件2给出的“改性聚苯乙烯具有抗冲击能力强，耐摩擦力”的技术启示下，本领域技术人员出于优化滤料性能的目的有动机改进对比文件1，将对比文件2中公开的聚苯乙烯改性塑料应用到对比文件1中，从而获得本申请的技术方案。由此获得的改性聚苯乙烯轻质滤料反硝化滤池，也必然具有提高滤料的抗冲击性能，减少滤池运行过程中的滤料消耗和良好脱氮效果的技术效果，且本领域技术人员能够预料采用改性聚苯乙烯降低反冲洗的能耗的技术效果。
复审请求人于2019年5月22日提交了意见陈述书，并提交了修改的权利要求书。修改后的权利要求如下：
“1. 一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，包括滤池(1)，滤池(1)内填充有轻质滤料(3)，在轻质滤料(3)的下方设置进水管(9)，在轻质滤料(3)的上方设置出水管(6)，所述的轻质滤料(3)采用改性的聚苯乙烯滤料，所述的改性的聚苯乙烯滤料平均粒径为3.4-3.8mm，堆积密度为40-50kg/m3，孔隙率为0.4，比表面积大于1000m2/m3；
所述的轻质滤料(3)使用时，采用人工强化挂膜的方式在轻质滤料(3)表面挂膜；
当反硝化生物滤池成功地完成启动，滤料层内生物量达到成熟阶段后，需对反硝化生物滤池进行反冲洗，反冲洗采用气水联合冲洗方式，气冲时气体流速为14L/min，水冲时水流速度为50L/min，气冲时间和水冲时间均为30s，气冲和水冲交替进行3次；
所述的改性的聚苯乙烯滤料按重量百分比包括以下组分：聚苯乙烯74％、聚碳酸酯9％、无机纳米粒子11％、偶联剂1.5％、抗氧剂1.5％、填充剂1.5％、润滑剂1.2％和色母0.3％，各组分所取数量之和等于100％；
改性的聚苯乙烯滤料采用以下步骤制备而成：
步骤一：按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280℃，得到熔融状态的共混物；
步骤二：将无机纳米粒子、偶联剂、抗氧剂、填充剂、润滑剂和色母加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌30-120min；
步骤三：将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得改性的聚苯乙烯滤料；
所述的滤池(1)还包括设置在轻质滤料(3)上方的反冲洗进水管道(2)，设置在轻质滤料(3)下方的反冲洗排泥管(7)与反冲洗进气管(8)；
所述的轻质滤料(3)上部设置有轻质滤料挡板(5)，所述的轻质滤料挡板(5)上开设有格栅；
所述的轻质滤料(3)与滤池(1)底部之间的空间为缓冲配水区(4)。
2. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的无机纳米粒子为纳米二氧化硅。
3. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的抗氧剂为二丁基羟基甲苯。
4. 根据权利要求1所述的一种新型轻质滤料反硝化生物滤池，其特征在于，所述的润滑剂为由硬脂酸钙、氧化聚乙烯蜡和聚四氟乙烯超微粉按照重量比1∶2∶1复配而成的混合物。”
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5月22日提交的权利要求第1-4项，以及2016年3月2日提交的说明书摘要、说明书第1-38段、摘要附图、说明书附图图1-2。
（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或在另一篇对比文件中公开且作用相同，或是本领域的公知常识，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1-4不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
1、权利要求1要求保护一种新型轻质滤料反硝化生物滤池。对比文件1是最接近的现有技术，其公开了一种BIOSTYR滤池，并具体公开如下特征（参见第197页第2-3段，图7-39、7-40）：图7-39为具有脱氮功能的上向流式生物滤池，其主要特点为：①用了新型轻质悬浮填料—Biostyrene (主要成分是聚苯乙烯（即滤池内填充有轻质滤料），且密度小于1.0g／cm3)；②将滤床分为两部分：上部分为曝气的生化反应区，下部分为非曝气的过滤区。经预处理的污水与经过硝化的滤池出水按照一定回流比混合后，通过滤池进水管进入滤池底部（即滤料的下方设置进水管），并向上首先经滤料层的缺氧区，此时反冲洗用空气管处于关闭状态。在缺氧区内，滤料上的微生物利用进水中有机物作为碳源将滤池进水中的硝酸盐氮转化为氮气，实现反硝化脱氮和部分BOD5的降解，同时SS被生物膜吸附和截留。然后污水进入好氧区，实现反硝化脱氮和BOD5的进一步降解（即对比文件1公开了硝化反硝化生物滤池）。流出滤料层的净化后污水通过滤池挡板上的出水滤头排出滤池（即在滤料的上方设置出水管）。反冲洗时可以采用气水交替反洗（相当于本申请的气水联合冲洗）。滤池顶部设置网格或滤板可以阻止滤料流出。滤料上方设置反冲洗进水管，滤料下方设置反冲洗排水管（即本申请的反冲洗排泥管）与反冲洗空气管（即本申请的反冲洗进气管）（参见图7-39），轻质滤料与滤池底部设置进水管，因此本领域技术人员可以直接地、毫无疑义地确定轻质滤料与滤池底部之间的空间为缓冲配水区。
由此可知，权利要求1与对比文件1的区别技术特征是：1）本申请要求保护一种反硝化生物滤池，对比文件1公开的是硝化反硝化生物滤池；2）采用的轻质滤料为改性的聚苯乙烯滤料，并具体限定了表征参数及组成和制备方法；3）限定了轻质滤料使用时采用人工强化挂膜的方式在轻质滤料表面挂膜；限定了反冲洗的时机及具体的气水联合反冲洗气冲和水冲的速度、时间和次数。基于上述区别技术特征，本领域技术人员可以确定权利要求1要求保护的技术方案相对于对比文件1实际解决的技术问题是：如何提高滤料的抗冲击性。
对于区别技术特征1），反硝化生物滤池和硝化反硝化生物滤池均是常见的生物滤池，对比文件1公开的硝化反硝化生物滤池是在反硝化区上部设置好氧区，从而在一个反应器内同时实现硝化反硝化，但也不可避免曝气对下层反硝化区带来影响，本领域技术人员根据待处理废水的水质和处理需求，能够选择合适的反应器，当仅需要反硝化功能时省去好氧区采用反硝化滤池。
对于区别特征2），对比文件2公开了一种聚苯乙烯改性塑料的配方及其制备方法，并具体公开如下特征（参见说明书第0004-0013段）：本发明的聚苯乙烯改性塑料的配方，按重量百分比包括以下组分：聚苯乙烯74％、聚碳酸酯9％、无机纳米粒子11％、偶联剂1.5％、抗氧剂1.5％、填充剂1.5％、润滑剂1.2％和色母0.3％，各组分所取数量之和等于100％；无机纳米粒子可以为纳米二氧化硅；抗氧剂为二丁基羟基甲苯；润滑剂为由硬脂酸钙、氧化聚乙烯蜡和聚四氟乙烯超微粉按照重量比1:2:1复配而成的混合物。改性的聚苯乙烯滤料采用以下步骤制备而成：步骤一：按组分配方取聚苯乙烯和聚碳酸酯加入至双螺旋挤出机熔融共混，加热温度为240-280℃，得到熔融状态的共混物；步骤二：将无机纳米粒子、偶联剂、抗氧剂、填充剂、润滑剂和色母加入至上述熔融状态的共混物中，并充分搅拌30-120min；步骤三：将步骤二的共混物通过双螺旋挤出机挤出、水冷、切粒、干燥即得成品。所得的改性聚苯乙烯具有抗冲击能力强、耐热性能好且耐摩擦力的优点。
可见，对比文件2公开了一种聚苯乙烯改性塑料，并公开了与本申请相同的滤料的配方和制备方法，据此本领域技术人员可以确定对比文件2公开了与本申请结构和组成上相同的聚苯乙烯改性塑料，因此本领域技术人员可以推定对比文件2中的产品也具备“堆积密度为40-50kg/m3，孔隙率为0.4，比表面积大于1000m2/m3”的表征参数，至于平均粒径，这是本领域技术人员根据需要能够进行调整的。上述技术特征在对比文件2中所起到的作用与其在权利要求1中起到的作用相同，均为通过对聚苯乙烯材料的改性提高其抗冲击能力，因此对比文件2给出了技术启示，使得本领域技术人员出于增强滤料的抗冲击性能的目的有动机改进对比文件1，将对比文件2中公开的聚苯乙烯改性塑料应用到对比文件1中，从而获得权利要求1的技术方案。
对于区别技术特征3），人工强化挂膜是水处理领域的常规挂膜方式，采用其在聚苯乙烯轻质滤料表面挂膜是本领域的常规技术手段。且对比文件1已经公开了气水交替反冲，在此基础上，本领域技术人员经过常规试验能够确定气冲、水冲较佳的水流速度、时间和次数。
因此在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的常规技术手段得到权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1不具备突出的实质性特点，因而不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。
权利要求2-4对轻质滤料的组分作了进一步的限定，上述组分特征已被对比文件2公开（参见权利要求3-5），因而在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，权利要求2-4也不具备创造性。
三、关于复审请求人的意见陈述
复审请求人在意见陈述书中认为：
1）本申请采用气水联合冲洗，而对比文件1采用气水交替反洗，本申请将人工挂膜和气水联合冲洗结合，可改善传统滤池的性能。
2）对比文件2给出的技术启示是“改性聚苯乙烯具有抗冲击能力强，耐摩擦力”，但没有给出将改性聚苯乙烯轻质滤料用于生物滤池的启示，而本申请主要利用“改性聚苯乙烯轻质滤料经较小强度的气流和水流冲洗，就能产生较大的扰动，从而将衰老脱落的生物膜冲刷分离出滤料层进而带出生物滤池”，虽然上述技术效果是由材料本身带来的，但是在本申请未经过任何途径公开之前，本领域技术人员并不知晓其材料应用于生物滤池能带来此种效果，因此对比文件2未给出与对比文件1结合的启示。本申请通过采用改性聚苯乙烯新型轻质滤料，提高了滤料的抗冲击性能，取得良好的脱氮效果，减少了滤池运行过程中的滤料消耗，降低反冲洗的能耗和提高反硝化生物滤池的产水率，降低了运行成本。
对于上述意见，合议组经审查认为：
1）本申请权利要求1中限定了气冲和水冲交替进行，可见其气水联合冲洗方式实际为气水交替反洗，与对比文件1公开的反洗方式相同。根据本申请说明书第0018段的记载，人工强化挂膜其含义为对接种污泥进行驯化和培养，而对生物滤池的接种污泥进行驯化和培养以适应所需处理的污水是本领域的常规技术手段，采用人工强化挂膜是本领域常规的挂膜方式。人工挂膜和气水联合冲洗使得反洗能耗降低、运行成本降低的技术效果是本领域技术人员可以合理预期的。
2）首先，本申请要解决的技术问题是现有的聚苯乙烯轻质滤料存在物理性能脆、冲击强度低、易出现应力开裂，从而在滤池运行过程中容易破碎而随出水流失造成滤料损耗。对比文件1公开了一种主要成分为聚苯乙烯轻质滤料的滤池，故权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题即为由于聚苯乙烯轻质滤料本身的性质造成的滤池运行过程中滤料易碎而随出水流失造成滤料损耗的问题，而对比文件2公开了改性聚苯乙烯滤料的组成配比和制备方法，其解决了现有的聚苯乙烯轻质滤料存在物理性能脆、冲击强度低、易出现应力开裂的问题，其改性后的聚苯乙烯滤料具有改性聚苯乙烯具有抗冲击能力强，耐摩擦力的特点，因此对比文件2给出了“改性聚苯乙烯具有抗冲击能力强，耐摩擦力”的技术启示。在此启示下，要解决上述技术问题，本领域技术人员有动机对对比文件1的滤料进行改进而结合对比文件2，将对比文件2中公开的聚苯乙烯改性塑料的组成配比和制备方法应用到对比文件1中，从而获得本申请的技术方案。由此获得的改性聚苯乙烯轻质滤料反硝化滤池，也必然具备提高了滤料的抗冲击性能，减少了滤池运行过程中的滤料消耗和良好脱氮效果的效果。其次，经较小强度的气流和水流冲洗，能产生较大的扰动，从而将衰老脱落的生物膜冲刷分离出滤料层进而带出生物滤池的技术效果是由材料本身的密度性质带来的，对比文件1已经公开了应用于生物滤池的填料为轻质悬浮填料—Biostyrene (主要成分是聚苯乙烯，且密度小于1.0g／cm3)，因此本领域技术人员能够预期对比文件1的轻质悬浮填料也具有经较小强度的气流和水流冲洗可产生较大扰动的技术效果，而改性聚苯乙烯填料进一步提高了填料的抗冲击性能和耐摩擦力，其用于生物滤池的技术效果也是本领域技术人员可以预期的。
综上所述，合议组对复审请求人陈述的意见不予支持。
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9月10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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