在水质科学与水环境恢复工程领域的主要学术贡献和工程成就：（1）率先提出水环境恢复理论。在此理论指导下完成了深圳、大连、北京等城市的水环境恢复与水资源战略研究，为我国的水环境恢复注入了崭新的理念。（2）在国内外首次提出生物固锰除锰机制、研发了生物除锰技术并应用于工程实践，解决了半个多世纪地下水除锰的难题，按照该工艺主持创建和运行了近十座大中小型生物除铁除锰水厂，实现多年稳定高效运行，使我国在该领域的研究跃居国际先进水平。（3）在国内率先提出了城市污水再生全流程，主持创建了国内首座污水再生水厂并被评为国家“八五”优秀示范工程，开创了中国城市污水回用事业。（4）开发了厌氧-好氧活性污泥除磷技术，实现了普通二级生化处理同时除磷，且污泥不膨胀，出水水质良好并将该工艺用于大连开发区水厂。（5）主持和完成了长春、齐齐哈尔、哈尔滨等城市重大给水排水工程设计百余项，推动了寒冷地区给水排水工程技术的发展。

 

张杰院士长期致力于水处理理论与水环境工程实践的应用和研究，作为国家级设计院的总工程师，他先后主持了几十项我国大型水处理工程和水环境保护工程。他在国际上首次提出和验证了生物固锰除锰机理并广泛用于工程实践，纠正了传统技术误区，解决了半个多世纪以来地下水除锰的难题，使我国在该领域的研究跃居国际领先水平。

 

张杰院士在我国天然锰砂除铁、除锰研究的基础上、历经10年科技攻关，于1996年发现了生物固锰除锰新机制，进行了除锰滤池工况与微生物接种、培养、代谢平衡的系统研究和工程实践，确立了生物固锰除锰技术。该技术已被广泛应用，不但改变了众多水厂只能除铁、不能除锰的现状，而且节省了大量基本建设费用和运行费用，开创了我国污水回用事业，并跻身国际先进行列。他主持完成了“城市污水回收用于工业冷却水成套技术”（国家“八五”攻关项目）在国内首先提出污水深度净化全流程成套技术，确立了污水（回收）用于工业冷却的合理水质，编制出城市污水回用设计规范。在此基础上，1985-1993年创建我国第一座城市污水再生厂。

 

张院士先后在国内外发表学术论文70篇，主编《给排水工程设计手册》、《地表水特种水质净化技术论文集》、《给排水工程系统节能手册》《水工业工程设计手册》等学术专著，编译了《新活性污泥法》。曾先后多次主持国家及省部级科研课题，并多次获科技进步奖。目前正在培养的博士生10人，硕士生16人，博士后2人。现正在编制国家水环境方面的中长期科研规划。