Nesta pesquisa avaliou-se o desempenho de um sistema de tratamento biológico para lixiviado de um aterro sanitário em escala real com foco em duas lagoas anaeróbias operadas em série, seguidas por um sistema de lodos ativados e uma lagoa facultativa. o objetivo do estudo foi avaliar a eficiência deste sistema biológico através do monitoramento de variáveis físico-químicas, ensaios de toxicidade e ensaios moleculares das frações líquidas afluentes e efluentes durante dois anos. as coletas foram realizadas ao longo de quinze dias, seguidas de análises laboratoriais para caracterização dos diferentes pontos de coleta ao longo de duas lagoas anaeróbias. a eficiência de remoção de matéria orgânica observada para as lagoas anaeróbias foi de 50% para dbo5, 47% para dqototal, 49% para cot, com valores residuais médios de 1446 ± 458, 2415 ± 750 e 897 ± 1020 mg.l-1, respectivamente ao final do tratamento anaeróbio. o melhor desempenho do sistema anaeróbio ocorreu no verão quando apresentou eficiência máxima de 38 e 60% para remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo, com conteúdos residuais de 537 ± 252 e 9 ± 6 mg.l-1, respectivamente. observou-se que em média o sistema anaeróbio apresentou concentrações de zinco (0,08 ± 0,06 mg.l-1), níquel (0,19± 0,25 mg.l-1) e chumbo (0,07 ± 0,05 mg.l-1) sempre abaixo dos padrões estabelecidos pela legislação brasileira.verificou-se uma diminuição de apenas 41% da toxicidade na saída do tratamento anaeróbio, com valores médios de ce50,48horas de 7% para final da lagoa anaeróbia 1(muito tóxico) e de 11% para o final do tratamento anaeróbio (lixiviado tóxico). os ensaios nictemerais revelaram variações horárias distintas para as duas lagoas anaeróbias e o aumento da temperatura e do ph influenciou diretamente nos maiores valores do componente ntk dos diferentes estratos. nos ensaios moleculares revelou-se que os principais agrupamentos de amplicons ocorreram nos meses de temperaturas elevadas, sendo observadas ainda diferenças na estrutura da comunidade microbiana entre os pontos de cada lagoa anaeróbia. a diversidade de espécies encontradas foi maior para as amostras obtidas no verão e no inverno e menor naquelas obtidas no outono. os filos predominantes no presente estudo foram: procariota, bacteroidetes e firmicutes. a lagoa anaeróbia 2 apresentou maior diversidade de espécies identificadas e os grupos encontrados estão associados à mineralização e depuração de componentes do lixiviado em processos anaeróbios. no presente estudo concluiu-se que as lagoas de estabilização anaeróbias do tratamento não foram suficientes para a depuração do lixiviados do aterro sanitário, o que justifica a adição de unidades de tratamento complementares.