هدف از این مطالعه، بهینه سازی حذف آلاینده های آلی و کاهش cod اولیه حاصل از پساب واقعی تهیه شده از پالایشگاه تهران با استفاده از بستر لجن بی هوازی با جریان بالارو و راکتور بستر آکنده بیوفیلمی می باشد. از روش سطح پاسخ به منظور تحلیل و طراحی آزمایش ها و بررسی رفتار پارامترهای زمان ماند هیدرولیکی در راکتور uasb، میزان cod اولیه، سرعت بالارو و زمان ماند در راکتور بستر آکنده بیوفیلمی استفاده شد. در حالت اول که فقط از راکتور uasb استفاده شد شرایط بهینه بدست آمده برای هر یک از پارامتر ها به ترتیب 4/21 ساعت برای زمان ماند، mg/l630 برای میزان cod اولیه و m/h 27/0برای سرعت بالارو است. تحت این شرایط حداکثر مقدار راندمان حذف cod و تولید بیوگاز به ترتیب برابر3/76% و l / lfeed.d25/0 می باشد. شرایط بهینه بدست آمده با استفاده از نرم افزار در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که نتایج به خوبی با نتایج مدل صدق می کند. شرایط بهینه برای زمانی که از سامانه ترکیبی استفاده می شود عبارتند از : hrt برابر 3/21 ساعت، cod اولیه برابر 675 میلی گرم بر لیتر، سرعت بالارو برابر 4/0 متر بر ساعت و زمان ماند در راکتور بیوفیلمی برابر 3/21 ساعت هستند. نتایج حاصل از تحلیل gc-ms نشان می دهد که مقدار هیدروکربن های نفتی کل (tphs) موجود در پساب و غلظت 16 ترکیب پلی آروماتیک هیدروکربن (pahs)شناخته شده به عنوان آلاینده ی محیط زیست در خروجی سامانه ترکیبی در نمونه های گرفته شده ناچیز بود.