Výskumná činnosť oddelenia je dlhodobo zameraná najmä na progresívne postupy a technológie čistenia odpadových vôd, úpravy vôd a spracovania kalov a organických materiálov (napr. optimalizácia biologických procesov čistenia odpadových vôd, odstraňovanie dusíka a fosforu, anaeróbne spracovanie kalov, organických materiálov a odpadov, získavanie bioplynu, oxidačné a ďalšie fyzikálno - chemické procesy v čistení a úprave vôd, respirometrické merania, matematické modelovanie a simulovanie procesov čistenia odpadových vôd, anaeróbne čistenie priemyselných a komunálnych odpadových vôd apod.) Druhou oblasťou záujmu je stanovenie, separácia a odstraňovanie špecifických polutantov životného prostredia (ťažkých kovov, vybraných organických zlúčenín a radiačných látok apod.).

Súčasťou výskumu sú aj projekty ako napr. Využitie granulovanej biomasy v procesoch biologického odstraňovania dusíka z odpadových vôd, Využitie membránových bioreaktorov na čistenie priemyslených odpadových vôd  či Centrum excelentnosti integrovanej protipovodňovej ochrany územia.