A complexidade da composição do lixiviado de aterro sanitário, a rápida redução de sua biodegradabilidade, a dificuldade de remoção de poluentes refratários e os problemas relativos à sua toxicidade impõem a necessidade de métodos de tratamentos combinados que confiram ao efluente final características de qualidade que atendam aos padrões de lançamento em corpos d’água estabelecidos pela legislação. este estudo objetivou otimizar o processo oxidativo avançado (poa) uv/h2o2 aplicado ao tratamento de lixiviado de aterro sanitário pré-tratado biologicamente em lagoas de estabilização e em sistema de lodos ativados, encontrando condições operacionais que fornecessem o melhor valor de comprometimento na remoção conjunta de cor e matéria orgânica recalcitrante desejável, e que viabilizassem a redução da toxicidade aguda. para tanto, foi aplicada a metodologia de superfície de resposta (msr) integrada ao planejamento box-behnken (pbb) e a função desirability de derringer, além de modelos de regressão cinética, para a otimização estatística do processo uv/h2o2. o poa uv/h2o2 aplicado em lixiviado de aterro sanitário pré-tratado biologicamente em sistema de lagoas anaeróbias (la) conferiu a maior eficiência de remoção de cor e dqo recalcitrante, simultaneamente, com valor de desejabilidade igual a 0,984, nas seguintes condições operacionais: ph igual a 2,6; fator ([h2o2]/dqo) correspondente a 1,35; e potência da lâmpada uv de 400 w. quando aplicado em lixiviado de aterro sanitário pré-tratado biologicamente em sistema sequencial de lagoas anaeróbias e lodos ativados, o poa uv/h2o2 conferiu a maior eficiência de remoção de cor, dqo recalcitrante e turbidez, associada ao menor consumo de peróxido de hidrogênio, simultaneamente, com valor de desejabilidade máximo (1,000), nas seguintes condições operacionais: ph igual a 2,1; fator ([h2o2]/dqo) correspondente a 0,8; e potência da lâmpada uv de 400 w. reagindo por 26 minutos com o efluente das lagoas anaeróbias e por 22 minutos com o efluente do sistema de lodos ativados, o poa uv/h2o2 atingiu valores de cor, turbidez, dbo e fósforo seguramente inferiores ao estabelecido pela legislação brasileira e do estado de santa catarina para os corpos d’água receptores de classe 2. em ambas as aplicações, o poa uv/h2o2 reduziu a toxicidade aguda do lixiviado, cujos efluentes atingiram o fator de diluição igual a 8, e, portanto, estão dentro do limite estabelecido na legislação para fins de lançamento no corpo d’água receptor. por fim, o planejamento box-behnken (pbb), a metodologia de superfície de resposta (msr) e a função desirability de derringer integradas demonstraram ser ferramentas robustas e eficazes para a otimização estatística do processo oxidativo avançado uv/h2o2 aplicado em lixiviado de aterro sanitário pré-tratado biologicamente.