发明创造名称：一种秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法
外观设计名称：
决定号：184298
决定日：2019-07-18
委内编号：1F243805
优先权日：
申请（专利）号：201510057454.7
申请日：2015-02-04
复审请求人：河南省高新技术实业总公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：王亦然
合议组组长：李金光
参审员：杨莹跃
国际分类号：C12P5/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：对于发明申请的权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术之间存在的区别技术特征，如果本领域技术人员根据现有技术的教导或启示能够容易地想到将该区别技术特征引入最接近的现有技术中以解决发明申请实际解决的技术问题，且没有证据表明引入该区别技术特征使得整个技术方案取得了预料不到的技术效果，则应当认为该发明申请的权利要求是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510057454.7，名称为“一种秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法”的发明专利申请。申请人为河南省高新技术实业总公司。本申请的申请日为2015年02月04日，公开日为2015年04月29日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年10月31日发出驳回决定，以权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为申请日2015年02月04日提交的说明书、说明书附图、摘要、摘要附图和权利要求第1-4项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法，其特征在于，将秸秆和污泥风干，秸秆粉碎成≤5cm，污泥粉碎成粒径≤2cm，将秸秆和污泥装入混合搅拌器，然后加入水制成混合物，混合物以重量计：风干的秸秆和污泥占10-30%、水70-90%，其中风干的秸秆和污泥的重量比为1︰0.5-2，将混合物装入第一反应器密封进行厌氧发酵预反应，25-65℃下反应1-7天，然后进入第二反应器密封进行第二次厌氧发酵主反应，25-65℃下反应5-15天，然后进入第三反应器密封进行第三次厌氧发酵主反应，25-65℃下反应5-15天，经第三反应器后残留的混合物经筛网挤压分离，除去秸秆残留物，污泥和水的混合物用污泥回流泵回流到混合搅拌器与新鲜的秸秆原料混合再利用，第一反应器、第二反应器、第三反应器中产生的沼气进入储气柜储存；
所述的秸秆为麦秆、玉米秆、稻秆、棉秆、豆秆、花生壳、花生秧中的一种或2-3种的混合物。
2. 根据权利要求1所述的秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法，其特征在于，将秸秆和污泥风干，秸秆粉碎成≤5cm，污泥粉碎成粒径≤2cm，将玉米秆和污泥装入混合搅拌器，然后加入水制成混合物，混合物以重量计：风干的玉米秆和污泥占20%、水80%，其中风干的玉米秆和污泥的重量比为1︰1，将混合物装入第一反应器密封进行厌氧发酵预反应，45℃下反应4天，然后进入第二反应器密封进行第二次厌氧发酵主反应，45℃下反应10天，然后进入第三反应器密封进行第三次厌氧发酵主反应，45℃下反应10天，经第三反应器后残留的混合物经筛网挤压分离，除去秸秆残留物，污泥和水的混合物用污泥回流泵回流到混合搅拌器与新鲜的秸秆原料混合再利用，第一反应器、第二反应器、第三反应器中产生的沼气进入储气柜储存。
3. 根据权利要求1所述的秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法，其特征在于，将秸秆和污泥风干，秸秆粉碎成≤5cm，污泥粉碎成粒径≤2cm，将麦秆、豆秆和污泥装入混合搅拌器，然后加入水制成混合物，混合物以重量计：风干的麦秆、豆秆和污泥占12%、水88%，其中风干的麦秆、豆秆的重量和与污泥的重量比为1︰1.5，将混合物装入第一反应器密封进行厌氧发酵预反应，30℃下反应7天，然后进入第二反应器密封进行第二次厌氧发酵主反应，30℃下反应15天，然后进入第三反应器密封进行第三次厌氧发酵主反应，30℃下反应15天，经第三反应器后残留的混合物经筛网挤压分离，除去秸秆残留物，污泥和水的混合物用污泥回流泵回流到混合搅拌器与新鲜的秸秆原料混合再利用，第一反应器、第二反应器、第三反应器中产生的沼气进入储气柜储存。
4. 根据权利要求1所述的秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法，其特征在于，将秸秆和污泥风干，秸秆粉碎成≤5cm，污泥粉碎成粒径≤2cm，将稻秆、棉秆、花生壳和污泥装入混合搅拌器，然后加入水制成混合物，混合物以重量计：风干的稻秆、棉秆、花生壳和污泥占28%、水72%，其中风干的稻秆、棉秆、花生壳的重量和与污泥的重量比为1︰0.5，将混合物装入第一反应器密封进行厌氧发酵预反应，60℃下反应2天，然后进入第二反应器密封进行第二次厌氧发酵主反应，65℃下反应5天，然后进入第三反应器密封进行第三次厌氧发酵主反应，65℃下反应5天，经第三反应器后残留的混合物经筛网挤压分离，除去秸秆残留物，污泥和水的混合物用污泥回流泵回流到混合搅拌器与新鲜的秸秆原料混合再利用，第一反应器、第二反应器、第三反应器中产生的沼气进入储气柜储存。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1（CN101429480A，公开日为2009年05月13日）公开的内容相比，区别特征在于：1）限定了将秸秆和污泥进行混合发酵而非秸秆和复合生物发酵菌种，也没有对畜禽粪便及厨房生活垃圾同时处理；2）采用了三段式发酵而非二级发酵制备沼气；3）对具体细节和参数进行了限定，包括直接发酵秸秆而非浸出液，将最后残留混合物经筛网挤压分离，除去秸秆残留物，回收污泥和水再利用，对秸秆和污泥风干，限定了污泥粉碎粒径、发酵混合物固液比、秸秆和污泥重量比、各段反应的温度和时间以及将秸秆限定为麦秆、玉米秆、稻秆、豆秆、花生壳、花生秧中的一种或2-3种的混合物。基于上述区别特征，权利要求1所请求保护的技术方案实际解决的技术问题是提供一种经济高效的以秸秆为原料的厌氧发酵制备沼气的方法。
对于区别特征1），对比文件2（“秸秆与城市污水处理厂厌氧消化污泥的混合厌氧实验研究”，刘丹娅，中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑，2009年第01期，B027-368，2009年01月15日出版）给出了用污泥替代复合生物发酵菌种以解决上述技术问题的启示。对于区别特征2），对比文件1给出了采用三段式发酵制备沼气的技术启示。对于区别特征3），均属于本领域的常规选择；以上技术特征的限定都没有给本发明带来预料不到的技术效果。综上所述，权利要求1所请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，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的附加技术特征限定是本领域技术人员的根据实际条件和需要进行的常规选择以及通过有限的试验可以确定的参数，其技术效果可以合理预期。因此，权利要求2-4也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2018年01月24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，通过补入“所述方法由以下步骤组成”特征将权利要求1的方法修改为封闭式权利要求，同时还增加了“所述秸秆三段式厌氧发酵为干式厌氧发酵”特征。修改后的权利要求1如下：
“1. 一种秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法，其特征在于，所述方法由以下步骤组成：将秸秆和污泥风干，秸秆粉碎成≤5cm，污泥粉碎成粒径≤2cm，将秸秆和污泥装入混合搅拌器，然后加入水制成混合物，混合物以重量计：风干的秸秆和污泥占10-30％、水70-90％，其中风干的秸秆和污泥的重量比为1∶0.5-2，将混合物装入第一反应器密封进行厌氧发酵预反应，25-65℃下反应1-7天，然后进入第二反应器密封进行第二次厌氧发酵主反应，25-65℃下反应5-15天，然后进入第三反应器密封进行第三次厌氧发酵主反应，25-65℃下反应5-15天，经第三反应器后残留的混合物经筛网挤压分离，除去秸秆残留物，污泥和水的混合物用污泥回流泵回流到混合搅拌器与新鲜的秸秆原料混合再利用，第一反应器、第二反应器、第三反应器中产生的沼气进入储气柜储存；
所述的秸秆为麦秆、玉米秆、稻秆、棉秆、豆秆、花生壳、花生秧中的一种或2-3种的混合物；
所述秸秆三段式厌氧发酵为干式厌氧发酵。”
复审请求人认为：（1）本申请利用物料在三个反应器中的运动代替搅拌过程，而对比文件1-2均未提及可以省略搅拌装置。（2）在对比文件1-2的基础上无法想到在不添加额外发酵原料、酸、碱或微生物制剂的方式来解决秸秆预处理的问题。（3）权利要求1的污泥原料丰富便宜，降低了发酵成本，节约了搅拌器及动能成本，秸秆原料每吨可产沼气400-500m3，甲烷含量达到50-70%，具有显著进步。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年03月23日依法受理了该复审请求，并将其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原驳回决定。
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04月10日向复审请求人发出复审通知书，指出权利要求1-4相对于对比文件1、2和本领域常规技术的结合不具备创造性，复审请求人的意见陈述不具备说服力。
针对复审通知书，复审请求人于2019年05月24日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：（1）本申请要解决的技术问题是“如何提供一种成本低、产气量高的厌氧发酵制备沼气的方法”，而对比文件1没有公开如何在降低成本的同时获得较高的产气量的启示。（2）关于预处理步骤的区别，对比文件1中采用动态发酵法进行秸杆预处理发酵，本领域技术人员无法显而易见舍弃预处理过程，同时对比文件1也没有记载预处理环节加入污泥，无法获得设置预反应器以保持污泥活性的技术启示；对比文件2也没有给出能够舍弃秸杆水解预处理的启示。（3）用于发酵的微生物活性对最终的产气量有显著影响，本申请提供的解决方式是将上一次发酵分离的污泥直接与秸秆原料混合，不再添加新的污泥，且本申请所述方法设置预处理的目的也包括保持污泥的活性。对比文件2给出的污泥作为C/N比调节物质不会影响本领域技术人员继续采用微生物菌剂对秸杆进行预处理发酵。（4）本申请是通过二次反应延长产气时间提高了产气量，与对比文件1解决技术问题的手段不同，属于不同的发明构思；对比文件2也没有提供相应技术启示。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审程序中，复审请求人于2018年01月24日提交了权利要求书全文替换页（共2页4项），经审查，其中所作修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。因此，本复审决定所针对的文本为：申请日2015年02月04日提交的说明书、说明书附图1、摘要、摘要附图，和2018年01月24日提交的权利要求第1-4项。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定，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。
对于发明申请的权利要求所要求保护的技术方案与最接近的现有技术之间存在的区别技术特征，如果本领域技术人员根据现有技术的教导或启示能够容易地想到将该区别技术特征引入最接近的现有技术中以解决发明申请实际解决的技术问题，且没有证据表明引入该区别技术特征使得整个技术方案取得了预料不到的技术效果，则应当认为该发明申请的权利要求是显而易见的，不具备创造性。
本案中，权利要求1请求保护一种秸秆三段式厌氧发酵制备沼气的方法。对比文件1公开了一种秸秆混合原料发酵产沼气的方法及装置，该方法中原料为秸秆、禽畜粪便和厨房生活垃圾，对应三种原料采用三种预处理方式，其中秸秆进行粉碎（长度≤3cm）后进入封闭箱体预处理池，加入市售复合生物发酵菌种拌匀，喷淋沼液，动态发酵法发酵水解。接下来秸秆发酵水解液连同其他两种原料的预处理液均打入厌氧发酵主池，主池内有搅拌装置，发酵完成后进入厌氧发酵副池，发酵完成后进入沉淀池，沼渣、污泥部分回流入厌氧发酵主池，沼液可用于喷淋秸秆，所产沼气经净化后储存（参见对比文件1说明书第2页第2段）。
对比权利要求1与对比文件1，二者的区别在于：（1）原料、接种方式及其发酵方式不同；权利要求1的发酵原料采用污泥和限定了具体组成的秸秆混合，利用污泥作为菌种来源，采用污泥与风干秸秆混合后直接进行发酵；对比文件1的原料为秸秆、禽畜粪便和厨房生活垃圾，额外采用市售复合生物发酵菌种，将秸秆、禽畜粪便和厨房生活垃圾三种原料分别预处理为水解液等再进行发酵。（2）权利要求1的反应器不设搅拌装置，对比文件1则相应设有搅拌装置。（3）权利要求1还限定了收集第一反应器中的沼气进入储气柜，而对比文件1则未作限定。（4）权利要求1限定了干式发酵以及具体详细参数，例如污泥粒径，秸秆和污泥比例、与水的重量比，发酵的具体温度、时间，限定了发酵后混合物经筛网挤压分离除去秸秆残留物等。
本申请说明书记载的有益效果涉及：本发明采用三段式（预反应、主反应和二次反应）干式厌氧发酵工艺，可以不用专门的秸秆预处理工艺和添加剂，减少了秸秆预处理过程中酸、碱、蒸汽和微生物的使用量，降低了秸秆厌氧发酵成本，利用预反应器，保持了污泥的活性，物料在三个反应器中的运动，代替搅拌过程，利用二次反应器延长产气时间，增加了沼气的收率和沼气中甲烷的含量（第0006段）。
基于上述区别技术特征和有益效果可以确认，权利要求1实际解决的技术问题是提供一种加入其它材料以进行秸秆发酵产沼气的具体方法。
对于区别技术特征（1），对比文件2公开了“秸秆的含碳量高，含氮量低，而污泥刚好相反，两者混合处理的过程中碳氮刚好可以进行调节，这样可以在加入较少或不加其他辅助材料的情况下达到较好的处理效果……污泥中含有丰富的微生物，其中含有大量的纤维素降解菌和产甲烷菌，所谓降解秸秆主要是降解其中的纤维素，加入污泥，就不用另外加入其它微生物催腐剂，而且产生一定量的气体用作能源，这样可以大大降低成本”（参见对比文件2摘要第1段）。同时，对比文件2还公开了：污泥中含有纤维素降解菌、产酸产氢菌和产气菌，上述三种菌是秸秆的腐化降解以及产气过程中的关键菌种（参见对比文件2第16页第2.1.1.1段，第29页第2段，第30页第2段）；在对秸秆进行预处理的过程中，可以简单粉碎，无需进行其他预处理的情况下就能取得较好的处理效果（参见第45页第4.5节第2段）；pH的调节、C/N比的调节、未调节情况下的最高产甲烷量都高达70%以上（参见第48页第5.3结）；在秸秆反应过程中只添加了消化污泥，而未做其他调节状态下，反应进程进行的比较平稳……说明秸秆反应稳定，无须添加过多的化学试剂调节过酸过碱度，可以节约成本（参见第63页第4点）。由此可见，由此可见，对比文件2公开了添加污泥调节秸秆原料中碳氮比例以利于沼气发酵的技术启示，并且教导了污泥中含有纤维素降解菌，可以使秸秆在该菌的作用下腐化降解，从而使得可以通过风干秸秆为起始原料，免去水解预处理过程，未调节情况下也具有较好的产气效果，秸秆与污泥组合发酵反应平稳等，给出了污泥结合秸秆发酵以及可以不进行水解预处理过程的技术启示，且对其发酵效果给予了正面肯定。此外，是否加入禽畜粪便和厨房生活垃圾作为原料的来源之一则可由本领域技术人员根据实际情况常规选择确定。而且，对比文件1除公开了二级发酵外，同时还指出视具体情况也可以为三级发酵（参见对比文件1权利要求6），给出了三段式发酵的技术启示。
对于区别技术特征（2），发酵过程中需要混匀物料以利于充分发酵，而利用不同反应器使物料在运送过程中进行混匀是一种常见的已知手段，对比文件1也采用了物料输送的过程，也通过该过程客观取得了搅拌效果，因此，本领域技术人员能够知晓物料输送到不同反应器的过程所能带来的搅拌效果，也容易想到采用物理输送的方式使物料实现混匀，从而省略发酵池中的搅拌装置。并且本领域技术人员可知，采用动力通过搅拌设备进行搅拌的效果通常优于仅利用物料运动带来的搅拌效果，没有证据表明权利要求1所述的以运动代替搅拌过程的方式获得了预料不到的技术效果。
对于区别技术特征（3），由于对比文件2已公开了污泥混合秸秆后即可发酵产气，相应收集第一反应器中的沼气进入储气柜则是所属领域的常规技术手段即可实现的。
对于区别技术特征（4），所述干式发酵为本领域公知的发酵方法，其具体参数如温度、时间或分离回收操作等是本领域技术人员可以结合常规手段进行选择和确定的。对比文件2也研究了4%-7%的固含率对发酵产气的影响（参见第45页第4.5节第1段），上述固含率均符合干式发酵的比例，因此，对比文件2给出了对污泥混合秸秆进行干式发酵的技术启示。
综上，权利要求1在对比文件1的基础上结合对比文件2是显而易见的，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。相应的，权利要求2-4的技术方案进一步限定了秸秆种类、重量比、固液比以及发酵温度时间等，上述技术特征均属于可通过本领域常规技术加以确认的参数，因此上述技术方案也不具备创造性。
对复审请求人相关意见的评述
对此，合议组认为：（1）在保证产气量的同时降低成本是本领域一贯的追求目标，对比文件1采用农作物秸秆、厨余生活垃圾和禽畜粪便等作为产气原料，同样出于经济可行、降低成本的考虑。（2）对比文件2公开了在研究秸秆和污泥混合反应时仅对秸秆简单粉碎无需进行其他预处理的情况下就能取得较好的处理效果（参见第45页第4.5节第2段），上述表明对比文件2实际上公开了对秸秆和污泥混合发酵时可省略预处理的技术方案，本领域技术人员据此可以了解采用污泥与粉碎秸秆为起始原料时省略秸秆预处理步骤的发酵产气方法也具备可行性，给出了相应启示。（3）权利要求1限定采用秸秆和污泥作为原料，其重量比为1：0.5-2，相应说明书记载，所述污泥来自城市生活污水处理厂的污泥（参见0005段），因此，根据权利要求的记载无法得出复审请求人所述不再添加新的污泥的结论；另外，对比文件2记载了相关污泥的具体来源为污水处理厂的消化污泥（参见第16页第2.1.1.1），同时记载了污泥中含有纤维素降解菌、产酸产氢菌和产气菌，上述三种菌是秸秆的腐化降解以及产气过程中的关键菌种，并且记载了污泥与秸秆厌氧混合反应的情况（参见第40-45页，第4章），以上均表明，对比文件2实质上公开了单纯采用污泥和秸秆混合发酵产气的技术方案，所用原料（秸秆和污泥）与权利要求1的原料性质相同，本申请与对比文件2均是以污泥为菌种来源、未额外添加微生物菌剂的发酵方法，在原料选择和发酵原理上并无区别。（4）沼气发酵技术已发展多年，例如对比文件2就详细的记载了沼气发酵相关的厌氧消化技术内容，包括反应过程、原理，研究现状，也记载了诸如温度、秸秆尺寸、固含率、有机负荷、碳氮比、预处理、接种量和消化时间等各影响因素，本领域技术人员有能力通过常规技术对具体的发酵步骤及其参数进行选择，采用二次反应延长产气时间是本领域的公知常识，本申请并未因此而相对于现有技术具备突出的实质性特点和显著的进步。综上，复审请求人陈述的意见不具备说服力。
基于以上事实和理由，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年10月31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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