Le procédé de traitement des eaux usées décrit combine une épuration physico-chimique au moyen de fines particules minérales ou argileuses avec une digestion anaérobie d'eau usée concentrée, les particules étant de préférence de la magnétite. Les eaux usées (10) sont mélangées à de la magnétite (12) ayant une couche superficielle hydroxylée dans des réservoirs (14, 16, 18, 20) dans lesquels un agent de floculation inorganique acide et un polyélectrolite peuvent être ajoutés si nécessaire. Les substances organiques contenues dans les eaux usées sont absorbées sur les particules durant le contact de mélange et un effluent épuré (28) est séparé des particules chargées dans un épurateur (22). Les substances organiques peuvent être séparées des particules avant ou après le traitement dans une unité de digestion anaérobie (36). Les particules sont de préférence assainies et régénérées dans un système de lavage à contre-courant à deux étages (38, 40, 58, 60, 62), dans lequel est introduite [une solution diluée de chaux ou de soude caustique] (32).