O biodiesel representa uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis, entretanto, sua produção pode gerar de 0,2 a 1,2 litros de efluente para cada litro de biodiesel. Tal efluente possui alto teor de poluentes orgânicos e, portanto, os tratamentos necessários para adequá-lo ao descarte nos corpos hídricos ainda representam um desafio. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência do processo de ozonização/Peroxone aplicado a este tratamento. Realizou-se um planejamento experimental em superfície de resposta (3 parâmetros; 2 níveis) para otimizar a vazão de ozônio na alimentação do reator, a concentração inicial de peróxido de hidrogênio adicionado ao efluente e o pH inicial da reação necessários para a redução da Demanda Química de Oxigênio (DQO) do efluente. Os resultados mostram que, em pH alcalino e com valores elevados de reagentes, é possível obter percentuais acentuados de redução da DQO.