در دهه های اخیر کمبود منابع آب مناسب، تشدید محدودیت های زیست محیطی و افزایش قیمت آب مصرفی فرایندهای صنعتی، موجب توجه بیشتر به کاهش مصرف آب و تولید پساب در صنایع فرایندی گردیده است. دو روش کلی برنامه ریزی ریاضی و تکنولوژی پینچ آبی برای انتگراسیون فرایندهای مصرف کننده آب و تولید کننده پساب توسعه داده شده است. در این پایان نامه ضمن بررسی دو روش نامبرده، به بهینه سازی مصرف آب و تولید پساب پالایشگاه نفت اصفهان به روش برنامه ریزی ریاضی پرداخته ایم. مشخص کردن آلاینده های کلیدی و غلظت های حدی ورودی و خروجی یک عامل کلیدی در کاهش مصرف آب و تولید پساب می باشد. در این مورد مطالعاتی بعد از مشخص کردن این اطلاعات، بهینه سازی شبکه آب پالایشگاه را در حالت استفاده مجدد مورد بررسی قرار دادیم(با فرض ثابت بودن مقادیر دبی و غلظت آلاینده ها). در این حالت مصرف آب تازه 44% و پساب تولیدی 19% کاهش یافت. سپس با درنظرگرفتن تغییرات حاصل شده در این بازنگری، محاسبات اقتصادی را بمنظور عملی تر کردن طرح پیشنهادی مورد بررسی قرار دادیم و در این حالت نرخ بازگشت سرمایه برابر با 21 ماه حاصل شد. در مرحله بعد برای کاهش بیشتر آب تازه مصرفی و پساب تولیدی به طراحی سیستم تصفیه توزیع یافته پرداختیم. در بهترین حالت دبی کل تصفیه 24% و آب تازه مصرفی 31% کاهش یافت. در آخرین مرحله با استفاده از تحلیل حساسیت، اثرات تغییر فرایند را در مدل های بهینه طراحی شده، بررسی کردیم.