近年来，我国西部地区煤化工企业迅速发展，带动该地区的经济快速发展。然而，煤化工企业的运行带来大量难降解有机废水，水质复杂，可生化性差，是典型的有毒有害工业废水，处理若有不当，则会带来企业形象的受损、环境污染等问题，同时，由于地理位置等因素，该地区干旱缺水，这严重制约该地区煤化工企业的可持续发展。因此，现阶段开发出经济有效的煤化工废水处理技术，显得尤为重要。本文采用A/O-MBR-RO组合工艺对企业煤制烯烃废水原有的CAST处理工艺进行升级改造，深度处理后再生回用。废水首先经过A/O工艺处理，达到《污水综合排放标准（GB8978-1996）》中的二级排放标准要求。然后，采用MBR+RO组合系统进行深度处理，以达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）中的再生水水质指标的要求。中试中，结合实际生产运行条件与处理现状，主要开展了A/O工艺的硝化液回流比、溶解氧、温度等几个关键因素对废水中污染物降解效果的影响研究；MBR系统的膜通量和污泥浓度对膜污染的研究；以及RO系统进水温度和压力对产水量和脱盐率的影响研究等，确定运行的关键性参数，为工艺改造提供可靠的科学依据。中试采用A/O-MBR-RO组合工艺处理煤制烯烃废水，最终出水效果如下：系统出水CODCr平均为5.9mg/L，平均去除率为99.3%；出水氨氮平均为0.52mg/L，平均去除率为99.4%；出水中未检测出色度、SS和浊度；出水电导率均低于75us/cm，硬度均小于17.5mg/L。出水水质完全满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）中的再生水水质指标的要求。中试系统的稳定良好运行，表明A/O-MBR-RO组合工艺对于处理煤制烯烃废水具有明显优势，出水水质达到了回用水标准。为现场废水处理工艺升级改造、水的循环利用提供了技术支撑，促进了企业的可持续发展。