Para optimizar el proceso, se utilizó la metodología de superficie de respuesta, estudiando el efecto de los factores dosis de H2O2 y Fe (II) sobre la variable respuesta porcentaje de remoción de DQO. Previo al tratamiento se caracterizó el agua residual (DQO 10551 mgO2/L, DBO5 850 mgO2/L, fenoles totales 1740mg/L, nitratos 83250 mg/L, sulfatos 104402 mg/L y pH 2.8) cuyas concentraciones superan ampliamente los valores máximos admisibles. La concentración de Fe (II) fue la variable significativa sobre la remoción de la DQO. Con la optimización del proceso, se alcanzó remover un 95.3% de DQO, 67.88% de DBO5, 100% de fenoles totales 91.12% de nitratos y 90.4% de sulfatos, reduciendo la concentración de los parámetros hasta valores de: 495 mgO2/L, 273 mgO2/L, 0.002mg/L, 7312 mg/L y 10031 mg/L, respectivamente, los cuales se encuentran por debajo de los Valores Máximos Admisibles. Se logró incrementar el índice de biodegradabilidad (DBO5/DQO), partiendo de 0.08 de contenido de materia orgánica difícilmente biodegradable, hasta un óptimo de 0.57 de contenido de materia orgánica parcialmente biodegradable.