L'invention concerne un système destiné à traiter des eaux usées en utilisant des espèces biologiques aérobies. Le flux d'eaux usées contaminées est traité préalablement dans un système de flottation par air dissous pour éliminer des déchets solides en suspension, y compris de grosses particules telles que des matières grasses, de la graisse, et des huiles physiquement émulsionnées. Les eaux usées purifiées contenant des déchets dissous sont ensuite oxygénées, et en outre décontaminées dans un réservoir de bioréacteur. Les espèces biologiques contenues dans le réservoir de bioréacteur consomment de l'oxygène et mettent en oevre des fonctions corporelles qui convertissent les déchets dissous en dioxyde de carbone et en matières solides en suspension faciles à éliminer. L'oxygène consommé par les espèces biologiques est renouvelé en pompant les eaux usées à travers un mélangeur liquide-oxygène. Une commande régule la vitesse de la pompe selon des mesures de concentration en oxygène en temps réel fournies par une sonde d'oxygène correspondante disposée dans les eaux usées contenues dans le réservoir de bioréacteur.