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研究了污水处理设施中新型抽水蓄能系统的设计与可行性. 分析包括曝气的额外好处、成本和规格. 对于给定的亚兆瓦级系统，现成的流道设计是不可用的. 本研究建立在现有的水泵涡轮研究和设计的基础上，通过在操作过程中引入曝气的组合, 大型金属增材制造分析, 并对采用与所讨论的泵水轮机设计相同响应面优化方法的水轮机转轮进行了试验和验证. 生成并提出了两个概念以及一个基线场景. 两个潜在的地点提供了相关信息:斯蒂克尼废水回收厂和海军废水处理厂, 珍珠港-希卡姆联合基地, 夏威夷欧胡岛. 结果表明，曝气是该系统的主要优点. 该系统能够满足废水处理中所需的溶解氧(DO)水平. 系统产生的体积平均DO水平在1.2和1.4毫克/升. 该系统被证明是一个可扩展的开环系统，可以根据应用大小进行调整. 该系统的面积要求是可以接受的，因为使用了一个基座高架储罐。该系统的实施时间表和细微差别在很大程度上是未知的. 为了降低成本，研究了先进的制造方法. 对先进方法的研究表明，使用GMAW系统的增材制造金属的机械性能与锻造材料的力学性能相同，并且有可能产生定制的磨损性能.