2004年3月任同濟(jì)大學(xué)研究院副院長，2006年6月評聘為同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、2006年10月評聘為博導(dǎo)�，F(xiàn)任同濟(jì)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程研究院院長、國家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心副主任。國際水協(xié)（IWA）會(huì)員、美國化學(xué)學(xué)會(huì)（ACS）會(huì)員，中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)重金屬污染防治專業(yè)委員會(huì)委員，國際水協(xié)（IWA）中國厭氧委員會(huì)理事，InternationalJournal of Agricultural & Biological Engineering（IJABE） 期刊編委、《環(huán)境污染防治》期刊編委，國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要“城鎮(zhèn)化與城市發(fā)展”領(lǐng)域編寫組成員、科技部“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃“城鎮(zhèn)化”領(lǐng)域總體專家組成員、科技部“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃“村鎮(zhèn)建設(shè)”領(lǐng)域總體專家組成員。

近年來一直從事水處理的機(jī)理、技術(shù)、數(shù)學(xué)模型等方面的研究，作為負(fù)責(zé)人主持國家自然科學(xué)基金、863項(xiàng)目、國家科技攻關(guān)項(xiàng)目、國家科技支撐項(xiàng)目、上海市科委項(xiàng)目等20余項(xiàng)�！案邼舛扔袡C(jī)廢水能源化及水資源化處理技術(shù)”獲2013年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)（第一完成人），“耦合式城市污水處理新技術(shù)及應(yīng)用”獲2008年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)（第三完成人），“小城鎮(zhèn)一體化水處理技術(shù)與設(shè)備”獲2007年度上海市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第二完成人），“小城鎮(zhèn)環(huán)境保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備開發(fā)”獲2006年度教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第二完成人），“氣水反沖洗條件下常用濾料性能研究”獲1999年度國防科工委科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)（第二完成人）。2005年獲上海市青年科技啟明星計(jì)劃資助，2007年獲教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃資助；2009年獲“全國優(yōu)秀科技特派員”稱號(hào)；2012年獲2008-2010年度上海市環(huán)境保護(hù)先進(jìn)個(gè)人榮譽(yù)稱號(hào)；2013年1月入選中組部“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。在國內(nèi)外發(fā)表論文140多篇，其中SCI收錄80余篇，出版著作6部；申請國內(nèi)外專利89項(xiàng)，已授權(quán)美國發(fā)明專利2項(xiàng)、中國發(fā)明專利34項(xiàng)、中國實(shí)用新型專利12項(xiàng)。

何梁何利基金2015年度頒獎(jiǎng)大會(huì)11月4日在北京舉行，國家“萬人計(jì)劃”首批科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院張亞雷教授因在污水資源化處理領(lǐng)域的新技術(shù)新工藝，榮獲本年度“何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)”。榮獲2016年國家杰出青年科學(xué)基金。