1，城市汙水生物處理的理論與技術，包括:
1)生物脫氮除磷機理，以及細胞內聚合物的合成和轉化機理。首次闡明了好氧和非營養條件下細胞內有機聚合物的形成機理。承擔國家自然科學基金等省級以上科研項目4項，多篇研究論文被SCI、EI收錄。在此基礎上，開發了胞內碳源脫氮新工藝，並已公開申請國家發明專利。
2)城市汙水常溫高效低耗厭氧生物處理及新工藝開發。針對城市汙水生物處理過程中能耗高的問題，深入研究了厭氧生物處理的機理，開發了高效厭氧反應器。結合清潔能源的利用，很好地解決了厭氧反應器冬季運行的問題，開發了適合低濃度城市汙水常溫處理的新工藝，作為國家“863計劃”二級子項目承擔。
3)大型汙水處理廠運行條件的研究與優化。包括實際生化過程中胞外有機聚合物形成機理及其對處理效果的影響，新型處理構築物(如折流沈澱池)的流態，新技術(如三池氧化溝)的工作特性及其運行周期的優化等。，開發了適合中國城市汙水處理廠工藝和進水條件的流程模擬優化軟件，實現汙水處理廠新擴建或改造方案的合理決策，汙水處理廠的長期高效、低成本、達標運行；汙水處理與回用技術及在線智能控制。獲得國家自然科學基金1項，大型汙水處理廠6個項目，解決了上海朱元汙水處理廠(654.38+0.7萬m3/d)、上海石化公司凈水廠(654.38+0.7萬m3/d)、上海寶鋼(集團)公司等大型汙水處理廠的實際運行問題。
4)分子生物學在生物處理過程中的應用。利用分子生物學手段，分析了生物脫氮除磷系統中硝化細菌、反硝化細菌、聚磷細菌和聚糖細菌的數量分布和功能。對厭氧系統中降解有毒有害有機物的細菌進行了研究、分離和純化，獲得了高效優勢菌。從分子生物學層面為生物脫氮除磷機理、新型反應器的開發和大型汙水處理廠的運行提供理論支持。
2、工業廢水處理和資源化理論與技術，包括:
1)有毒有害有機物厭氧生物處理機理及新工藝開發。本文對高濃度有毒有害有機物的常溫厭氧處理及硫酸鹽還原菌在厭氧過程中的作用進行了深入研究，發表了多篇論文被SCI和EI收錄，獲得國家自然科學基金重點項目“硫酸鹽還原菌原位生成和還原納米粒子的協同作用”。
2)膜分離理論，抗汙染高效分離膜的制造與應用。先後承擔國家自然科學基金項目“水在聚合物中的狀態及其與膜的分離性能”，以及上海市科委項目2項、上海市經委項目1項，發表SCI、EI收錄論文多篇，獲得發明專利多項。
3)汙染治理過程中資源綜合利用的研究與應用，完成了中法國際合作項目“滲透汽化技術回收汙水中揮發性有機物”，開發了“從造紙黑液中提取絮凝劑和木質素的方法”等資源技術，獲得4項國家發明專利。
4)新型聚合物處理劑的合成與應用。比如含磷多元聚合物水處理劑的合成與應用，羧酸接枝高效減水劑的合成與分散機理等。，已獲多項發明專利並大量生產，已用於上海寶鋼(集團)公司等大型企業的再生產，產生了良好的經濟效益。