En la presente tesis se desarrolla y optimiza un conjunto de metodologias que permiten la construccion de un sistema de control supervisor basado en el conocimiento, para la gestión y control de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales(EDAR). Para demostrar la aplicabilidad de este tipo de tecnicas, asi como incrementar el conocimiento del proceso y desarrollar nuevas tecnicas de control, se ha aplicado el sistema desarrollado a una planta piloto y a una EDAR real. En estas aplicaciones, se ha demostrado como una herramienta valida para el control y gestion en tiempo real de plantas depuradoras, que permite la mejora de los procesos de depuracion biologica, en cuanto a fiabilidad de operación, mejora del rendimiento de eliminacion y reducción del coste energetico necesario para obtener un determinado grado de depuración. Para la implementación del sistema, se ha construido una planta piloto altamente instrumentalizada y con gran versatilidad, que permite la eliminación simultanea de carbono, nitrogeno y fosforo. Toda la instrumentación disponible esta gestionada por un sistema de control y adquisición de datos (SCADA), diseñado siguiendo un esquema distribuido. Este sistema desarrollado e implementado en la planta piloto, ha permitido el funcionamiento autonomo de un proceso de depuracion biologica con eliminacion de nutrientes durante más de cuatro años. Por encima del sistema SCADA se ha implementado un Sistema Basado en el Conocimiento(SBC) que hace posible el control del rendimiento del proceso en conjunto. Este sistema permite el control de situaciones anormales y el cumplimiento de restricciones legales en el efluente en una planta depuradora(piloto o real). Para la validación de todo el sistema supervisor se han realizado una serie de experimentos en planta piloto para optimizar la eliminación de nitrogeno en condiciones de entrada constante y dinamicas. Los objetivos principales han sido la obtención de la eliminación de nitrogeno prefijada y la utilización de los minimos recursos posibles, manteniendo, a su vez, una adecuada eliminación de materia organica y fosforo. Utilizando distintas estrategias de operación se han obtenido mejoras en el proceso: un aumento de eliminacion por unidad de biomasa superior al 16% y una disminución en el vertido de nitrogeno superior al 46%.