針對MBR過程存在的膜污染及高能耗問題,開發了多種基于MBR的新型工藝,包括氣升循環分體式膜生物反應器、兩相厭氧管式MBR、SMBR、ANAMOX-SMBR等;從水動力學和生化反應動力學入手,構建了面向好氧膜生物反應器的計算流體力學-活性污泥法(CFD-ASM)耦合模型,實現了從實驗室小試-中試(500m3/d 生產規模(15萬m3/d)的 MBR 模擬與優化,并應用于大型再生水廠優化運行;開發的氣升循環分體式膜生物反應器已實現40余項的工程項目應用;開發的兩相厭氧管式MBR有效解決了淀粉廢水、印刷廢水、畜禽養殖廢水等高濃度廢水的處理問題,實現了10余項工程應用或中試示范;提出了厭氧消化過程的三元 pH 緩沖體系形成理論,據此開發了 Biogas-pH 聯合反饋控制的高效低耗厭氧膜生物反應器,并應用于我國綠航星際 4 人 180 天受控生態生保系統集成試驗 載人航天地基密閉試驗。該成果可應用于生活廢水、高濃度有機物廢水等的處理,具有廣闊的應用前景,目前已有40多個實際工程應用,獲得過國家科技進步二等獎等獎勵。