专注于新一代污水污泥处理技术的开发和推广应用，包括高效的污水回用、污泥减量化和废水中的资源回收以及纳米材料和技术在给水和污水处理中的应用。研究领域覆盖了絮凝动力学和颗粒相互作用机理、膜技术和膜生物反应器、电化学法用于废水处理和污泥颗粒化以及新污染物风险阻控等。提出若干独特的理论和模型，包括水中絮体颗粒Fractal孔隙结构的表征，以Fractal理论修正传统的凝聚和沉淀动力学模型；首次提出生物质聚合簇对MBR膜污染的影响；证实了好氧颗粒污泥的微生物多样性，首次建立了污泥颗粒化过程的数学模型，并提出了好氧颗粒污泥的群体感应效应及其表征；首次提出了基于真菌定向发酵的污泥高值转化技术，从污泥中回收菌丝纤维、酵母蛋白等高附加值产品；合成了多种过渡金属基高效催化剂，联用质谱技术与计算化学/分子对接技术解析了抗生素类、持久性有机污染物类等新污染物被活性氧物质进攻的高效降解路径，并开发了多项催化氧化技术与新污染物风险控制策略。
