方向一：饮用水安全保障理论与技术，研发新型膜滤工艺和膜滤技术，开发低能耗、抗污染、易于维护管理的膜工艺，发展高通量、低能耗、抗污染、绿色无机膜过滤技术。针对低温、低浊、高锰、高色、受污染水质，开发针对性的集成优化组合技术。明确各个工艺的适用条件和关键技术参数。
方向二：城市供水管网输配系统，给水管网的属性参数与运行参数及用户性质具备大数据的特征，可以通过数据挖掘的处理方法，提炼出给水管网的工况数据。针对管网监控及预警、管网改扩建、事故抢修、水质应急、管网评估等不同功能，构建相关模型，利用大数据的特征，对数据模型求解或优化运算。探索管网水力/水质监测点优化布置、高效准确的模型校核算法等关键技术，保障管网安全运行。
方向三：水的深度处理及资源化技术及装备，基于膜法的水深度处理技术与装备：膜技术具有分离效果好、化学药剂使用少、占地面积小等优点，是污水再生利用的可靠技术。围绕膜技术研发耦合工艺与装备，发挥膜的物理分离机制，协同耦合工艺的强化作用，实现水资源的高效利用。
