برای شیرین سازی برش های مختلف هیدروکربوری در مجتمع های پالایشگاهی و پتروشیمی از محلول کاستیک تازه استفاده می گردد. فاضلاب حاصل شده با نام فاضلاب کاستیک مستعمل دارای بار آلایندگی زیاد از جمله، ترکیبات گوگردی، اسید های آلی و مقدار COD بالا بوده و جزء فاضلاب-های بسیار خطرناک دسته بندی می گردد. به منظور تصفیه فاضلاب می توان از روش های مختلف فیزیکی و شیمیایی مانند اکسیداسیون هوای مرطوب، اکسیداسیون پیشرفته، تصفیه بیولوژیکی و کاتالیستی استفاده کرد. در استفاده از این روش ها مسائل زیست محیطی، هزینه اقتصادی و بازدهی حائز اهمیت می باشد. در این مقاله روش های مختلف تصفیه کاستیک مستعمل شناسایی شده و فرایند تحلیل سلسله مراتبی بکار گرفته شده تا بهترین روش تصفیه با استفاده از نرم افزار Expert Choice انتخاب گردیده و نهایتاً روش انتخابی در نرم افزار Aspen Hysys شبیه سازی شده است. پنج معیار و چهار گزینه صنعتی برای انتخاب بهترین روش تصفیه در فرایند آماری انتخاب گردید. نتایج مقایسه نشان می دهند که، روش اکسیداسیون کاتالیستی با 34 درصد دارای بیشترین ارجحیت در میان گزینه ها و معیار اقتصادی دارای 3/28 درصد ارجحیت نسبت به سایر معیارها است. نتایج شبیه سازی با توجه به دو تابع هدف تولید وزنی بیشتر کاستیک و سولفات سدیم، حاکی از این مطلب است که بهترین دما و فشار عملیاتی ºC 150 و 5 بار می باشد.