O lixiviado de aterro sanitário é um líquido escuro resultante da percolação da água das chuvas e dos processos de degradação dos resíduos. Recolhido pelo sistema de drenagem dos aterros, este líquido não pode ser lançado diretamente em corpos receptores por apresentar elevado potencial poluidor. Existe, portanto, a necessidade de tratamento adequado buscando reduzir sua carga de matéria orgânica. Devido à elevada recalcitrância do lixiviado gerado em um aterro estabilizado, o processo biológico, muitas vezes torna-se inviável ou até mesmo dependente de um pré-tratamento caro para aumentar a biodegradabilidade do lixiviado. Sendo assim, neste trabalho foi realizado um estudo para a investigação da eficiência de processos físico-químicos e químicos no tratamento de um lixiviado gerado em um aterro estabilizado, tendo como meta a remoção de DQO. A amostra de lixiviado examinada foi proveniente do Aterro Metropolitano de Gramacho, localizado no município de Duque de Caxias, Estado do Rio de Janeiro, que recebe os resíduos sólidos gerados na região metropolitana do Rio de Janeiro. Este aterro possui cerca de 30 anos de operação e gera, portanto, um tipo de lixiviado com características muito recalcitrantes, e, portanto, de tratamento complexo. Para tratar esta matriz recalcitrante, foram avaliados o processo de coagulação/floculação seguido do processo Fenton ou Foto-Fenton (Processos Oxidativos Avançados - POA), visando à remoção da matéria orgânica residual. Além disso, os POA foram avaliados sem a etapa preliminar de coagulação/floculação. Foram testados diversos parâmetros para as respectivas tecnologias, visando à otimização dos processos combinados. Este estudo demonstrou a efetividade do processo de coagulação/floculação como proposta de tratamento primário, alcançando remoção de 50% na DQO para as condições de pH 4 e 1228 mg/L de cloreto férrico. Além disto, dentre os POA avaliados, o processo Fenton foi o mais efetivo para remoção da DQO do lixiviado pré-tratado por coagulação/floculação, alcançando 65% de remoção, com 1330mg/L de H2O2 e 266mg/L de Fe2+. O processo Foto-Fenton aplicado diretamente ao efluente bruto também alcançou bom resultado na remoção de DQO (75%), com 2720mg/L de H2O2 e 544mg/L de Fe2+ na presença de luz UV. Entretanto a combinação de tecnologias de tratamento é vista como o método mais seguro de opção de tratamento, tendo em vista as grandes variabilidades nas características dos lixiviados.