L'invention concerne un procédé pour le traitement d'eaux résiduaires nitrifiées comprenant les opérations consistant : à acheminer les eaux résiduaires à traiter vers un réservoir contenant une couche de milieux supportant de la biomasse à proximité ou à la partie supérieure de celui-ci; à retenir la biomasse sur ou au-dessous des milieux supportant de la biomasse pendant un laps de temps suffisant pour que la biomasse s'hydrolyse et fournisse du carbone organique aux eaux résiduaires contenues dans le réservoir; à dénitrifier et simultanément à clarifier les eaux résiduaires en assurant un flux ascendant des eaux résiduaires dans le réservoir à travers la couche de milieux supportant la biomasse et en déchargeant la boue en excès par le fond du réservoir à une vitesse choisie pour maintenir les concentrations en nitrate et en ammoniac au-dessous de seuils déterminés.