مقدمه: هدف از انجام پژوهش حاضر، مدل‌سازی یک تصفیه‌خانه فاضلاب واقعی در حال بهره‌برداری با استفاده از نرم‌افزار GPS-X بود. بدین ترتیب، نتایج خروجی نرم‌افزار با نتایج آزمایش‌های پساب تصفیه‌خانه فاضلاب مورد نظر صحت‌سنجی شد. سپس نرخ لجن برگشتی، لجن بازچرخش شده و لجن دفع شده تصفیه‌خانه فاضلاب به روش Modified Ludzack-Ettinger (MLE) بهینه‌سازی گردید؛ به صورتی که بیشترین تأثیر را روی کیفیت پساب خروجی به خصوص شاخص‌های Chemical oxygen demand (COD) و نیترات داشته باشد.
روش‌ها: ابتدا با استفاده از داده‌های موجود تصفیه‌خانه فاضلاب مورد نظر، فرایندهای آن در نرم‌افزار مدل شد و انطباق مدل با تصفیه‌خانه موجود بررسی گردید. بعد از صحت‌سنجی نرم‌افزار، به منظور بررسی شاخص‌های مؤثر بر فرایند لجن فعال شامل نرخ لجن برگشتی، نرخ لجن مازاد و نرخ لجن بازچرخش داخلی در تصفیه مواد آلی و نیتروژن، شاخص‌های COD، نیترات و آمونیاک به عنوان شاخص سنجش آلودگی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، فرایند MLE جهت حذف نیتروژن در نرم‌افزار مدل‌سازی شد. سپس با تغییر شاخص‌ها و بررسی خروجی‌های به دست آمده، نتایج در خصوص اثر افزایش نرخ بازچرخش لجن در غلظت COD در پساب خروجی و اثر افزایش و کاهش نرخ بازچرخش داخلی و نرخ لجن دفعی در حذف COD بررسی گردید. همچنین، اثر متقابل تغییرات بازچرخانی داخلی لجن و لجن برگشتی و مقدار لجن مازاد دفعی بر حذف نیترات به وسیله نمودارهای مختلف نشان داده شد.
یافته‌ها: ضمن صحت‌سنجی نرم‌افزار در مطالعه حاضر، نتایج حاصل از طراحی آزمایش نشان داد که نرخ لجن برگشتی و بازچرخش داخلی دارای اثرات متقابل نسبت به یکدیگر در حذف COD و نیترات بودند و در حالت بهینه بهره‌برداری و طراحی، نسبت ۵۴/۰ برای لجن برگشتی و یک برابر بازچرخانی داخلی و نسبت ۰۲۱/۰ برای لجن دفعی، بیشترین تأثیر را بر راندمان حدف COD و نیترات و افزایش کیفیت پساب خروجی داشت.
نتیجه‌گیری: استفاده از نرم‌افزار GPS-X می‌تواند در مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرایندهای تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد.
