Sonolýzou ozonu se rozumí kombinace akustické kavitace (sonolýzy, tzn. ultrazvuku) s ozonizací. Využití ultrazvuku pro čištění odpadních vod je poměrně novou technologií využívanou zejména pro čištění vod z textilního průmyslu.
Ultrazvuk vzniká v ultrazvukovém měniči, který převádí elektrickou energii na mechanické kmitání o příslušné frekvenci. Účinek ultrazvuku je dán fyzikálními nebo chemickými změnami v odbourávané látce. V případě účinků na živé či mrtvé buňky jde o roztrhávání membrán buněk způsobených kavitací. Při malé intenzitě ultrazvuku jsou nejdůležitější fyzikální pochody. Nízkých intenzit je dosahováno např. v ultrazvukových čističkách, ve kterých mimo odstraňování nečistot z povrchů čištěných předmětů dochází k vytlačení plynů z vody. Toto je v případě kombinace s ozonizace nežádoucí, protože by došlo pouze k vytlačení ozonu z vody bez jeho využití k chemickým reakcím. Z tohoto důvodu je k zajištění průběhu chemických reakcí ultrazvukový reaktor navržen s vysokou intenzitou ultrazvuku. Při takto navržené sonolýze dochází k odbourávání znečištění oxidací hydroxylovými radikály, pyrolýzou látek uvnitř kavitační bubliny, hydrodynamickou erozí a nadkritickou mokrou oxidací na povrchu kavitační bubliny. Při sonolýze ozonu navíc dochází k tepelnému rozkladu ozonu uvnitř kavitační bubliny za vzniku hydroxylových radikálů. Sonolýzou ozonu se ve srovnání se samotnou ozonizací nebo se samotnou sonolýzou dosahuje rychlejšího rozkladu mnoha látek.
Sonolýza ozonu umožňuje snížit dávky ozonu až na třetinu při zachování stejné efektivity čištění. Touto technologií je možné výrazně snižovat obsah znečištění vyjádřeného parametrem chemické a biologické spotřeby kyslíku, dále se snižuje zabarvení a koncentrace celkového dusíku a fosforu. Zároveň je možné odstraňovat mikrobiologické patogeny a mnohé mikropolutanty pod mez detekce.
Základními komponenty poloprovozní testovací jednotky sonolýzy ozonu (O3/UZ) jsou:
Ponorné čerpadlo hlavního proudu slouží k čerpání biologicky vyčištěné odpadní vody ze zásobní jímky. Výtlak čerpadla je veden přes indukční průtokoměr do kontaktní nádrže. Čerpadlo je řízeno frekvenčním měničem umožňujícím změnou otáček soustrojí nastavení požadovaného průtoku vody. Dávkovací čerpadlo peroxidu vodíku je hadicové z důvodu zajištění rovnoměrného přítoku peroxidu vodíku. Výtlak čerpadla je zapojen na odbočku za indukčním průtokoměrem (tzn. před kontaktní nádrž).
Ozon je produkován z plynného kyslíku v generátoru ozonu prostřednictvím dielektrického výboje. Generátor ozonu je přes redukční ventil zásoben čistým kyslíkem z mobilní odpařovací stanice kyslíku, jmenovitý výkon generátoru je 100 g O3.h-1. Chlazení generátoru je zajištěno průtokem vody. Generátor je dále vybaven detektorem ozonu v okolí, který odstaví generátor v případě překročení bezpečné koncentrace ozonu v okolí. Nezbytným doplňkem generátoru je katalytický destruktor ozonu sloužící k likvidaci nevyužitého ozonu (tzn. ozonu, který se nerozpustí v kontaktní nebo vymírací nádrži). Nevyužitý ozon je do destruktoru přiváděn z kontaktní a vymírací nádrže.
Za účelem mísení směsi kyslíku s ozonem je v pilotní jednotce vytvořen vedlejší proud vody. Smísení plynu s vodou je realizováno pomocí injektoru a čerpadla zajišťující vhodné hydraulické podmínky v injektoru. Součástí systému pro vnos plynu do vody je i kontaktní nádrž, ve které za zvýšeného tlaku dochází k rozpouštění ozonu a k odvádění kyslíku s nerozpuštěným ozonem do destruktoru ozonu.
Ultrazvuková část pilotní jednotky se sestává z generátoru ultrazvuku a ultrazvukových měničů. Generátor ultrazvuku vytváří elektrický signál sinusového průběhu o frekvenci 25 kHz a napájí ultrazvukové měniče umístěné z vnější strany reaktoru. Výkon generátoru je možné řídit na místě nebo dálkově (dle hodnoty redox potenciálu). Za ultrazvukovým reaktorem je umístěna vymírací nádrž, kde dochází k reakci zbývajícího ozonu se znečištěním a tím ke snížení jeho koncentrace na mez, kdy je možné vodu bezpečně vypouštět.
V pilotní jednotce je měřeno několik veličin. Z důvodu vyhodnocení ekonomiky provozu je monitorována spotřeba elektrické energie jednotlivých komponent pilotní jednotky. Na přítoku a odtoku z vymírací nádrže je měřen redox potenciál. Obě hodnoty redox potenciálu jsou zaznamenávány počítačem. Dále je sledován průtok čištěné vody a celkový objem vyčištěné vody. Dále jsou instalovány automatické odběráky vzorků na přítoku a na odtoku. Součástí pilotní jednotky je rovněž analyzátor koncentrace ozonu sloužící k přesnému stanovení množství vyráběného ozonu a ke stanovení množství nevyužitého ozonu (tzn. stanovení účinnosti přestupu ozonu do vody).
