La presente tesis se inscribe en el marco de la combinación de los procesos de oxidación avanzada y biológicos para el tratamiento de un agua residual, en este caso, aguas residuales sintéticas conteniendo nitrobenceno (NB) y 2,4-diclorofenol (DCP). Un estudio del comportamiento de estas sustancias en cuanto a una posible degradación microbiana aerobia mostró que ambos presentaban baja biodegradabilidad y eran inhibidores de la biodegradación de otras fuentes de carbono, lo que hacía necesario buscar alternativas a los procesos biológicos convencionales.En una primera parte se estudió la degradación de estos compuestos mediante procesos de oxidación avanzada (POAs) basados en el uso de ozono (ozonación simple, Osub3/Hsub2Osub2, Osub3/UV, Osub3/UV/Hsub2Osub2 y Osub3/UV/Fe) en una planta piloto de 21L, operando en batch. En la ozonación simple se estudió el efecto de la producción de ozono, del pH, de la concentración inicial de los compuestos y de la presencia de secuestrantes de radicales. Además, se estimaron los coeficientes estequiométricos de la reacción de ozono con NB y DCP y las constantes de pseudo-primer orden. En las combinaciones se estudió, por ej., el efecto de la cantidad de peróxido o Fe añadido o el uso de lámparas de luz negra (300-420 nm) vs. 254 nm. Algunos de los principales intermedios generados en el tratamiento de NB y DCP fueron identificados. El inconveniente que presentan estos POAs es el uso de reactivos caros, por lo que una posible alternativa más económica sería la combinación de estos procesos con tratamientos biológicos. En una segunda parte del trabajo, pues, se estudió el efecto de estos procesos en la biodegradabilidad de las soluciones de estos compuestos. Los mejores resultados se obtuvieron mediante la ozonación simple. Se estudió la biodegradación de una solución preozonada de DCP, mostrando que fangos activos de una depuradora municipal podían ser adecuados para el tratamiento de las soluciones preozonadas y que era posible la codigestión de las mismas con un agua residual municipal. Se desarrolló también un posible modelo matemático para el tratamiento de un agua residual mediante el acople de un proceso de ozonación y uno biológico, centrado sobre todo en el posible efecto de la presencia de ozono residual en el bioreactor.