Au cours des dernières décennies, le procédé couplant nitritation partielle et le procédé anammox (PNA) ont suscité beaucoup d’intérêt en raison d’un faible besoin énergétique et de l’évitement de la source de carbone organique externe par rapport aux systèmes biologiques classiques d’élimination de l’azote. Cependant, des émissions importantes de N2O ont été signalées comme un inconvénient majeur de ce procédé. Le gaz N2O est non seulement un gaz à effet de serre puissant, mais également une substance qui appauvrit la couche d'ozone dans la troposphère. Ce travail vise en premier lieu à une meilleure calibration des modèles de production de N2O associés aux organismes oxydants de l’ammonium (AOO) pour la prévision des émissions des systèmes PNA. Deuxièmement, l'objectif était de mieux comprendre le mécanisme de production de N2O dans le système PNA, la dynamique de ces émissions et l'influence du débit d'air.Au début, deux modèles étaient disponibles pour modéliser les émissions de N2O par les AOO. Par conséquent, leur capacité prédictive et leur calibration ont été évaluées sur la base de trois études de cas. Après la calibration simultanée avec les taux AOR et N2O-R, les deux modèles étaient finalement capable de décrire les flux de N2O expérimentaux et l’effet respectif du nitrite et de l’oxygène. En effet, ces deux paramètres sont cruciaux dans les systèmes PNA. Un modèle complet a ensuite été développé pour les systèmes PNA comprenant différentes voies biologiques de N2O.Les performances d'un procédé PN/A pour les boues granulaires combinant un faible débit d'air et un contrôle du point de consigne de l'OD terminal ont été étudiées. Le procédé a fonctionné avec succès pendant plus de 300 jours, contrôlé par le taux de transfert d'oxygène. Une diminution à long terme de la demande en oxygène jusqu'à 1,62 ± 0,15 a été observée en compagnie de l'augmentation de l'AUR. Les raisons de cette faible demande en oxygène ont été discutées, notamment un court-circuit possible par le NO. Une ségrégation des communautés microbiennes a été observée suivant les différentes tailles des agrégats. Les résultats du séquençage ont indiqué que Nitrosonomas était le principal AOO présent principalement dans les plus petits granules, alors que le genre Anammox était le Ca. Kuenenia et était le gène le plus abondant dans les plus gros granules. NOB a également coexisté dans le système avec le gène nitrospira.Le facteur d’émission de N2O a augmenté très progressivement lors du démarrage du procédé PNA (5 mois) de 0,4 ± 0,1% à 5,8 ± 0,3%. Les différences dans la réponse à court et à long terme des émissions de N2O suite à une variation du débit d'air ont été démontrées, révélant la complexité de la dynamique d’émission du N2O. La raison de ces observations est discutée en relation avec l'identification de la voie en utilisant la signature isotopique du N2O. L'étude confirme l'importance de la réduction des nitrites dans les filières de production et suggère également la contribution de la biomasse hétérotrophe alors qu'elle n'a pas été complètement démontrée. Le taux d'émission de N2O a progressivement diminué jusqu'à 2,3% à la fin de l'étude.