Las plantas de tratamiento de aguas residuales biológicas podrían servir como una alternativa importante a las minas de nitrógeno biológico renovables, que están disponibles localmente y tienen una baja huella de carbono. El progreso reciente en los procesos de Fenton ha revelado su uso potencial para el tratamiento de lodos para disminuir la contaminación orgánica y los patógenos. El objetivo de este estudio fue determinar las concentraciones óptimas del catalizador metálico Fe(II) y el peróxido de hidrógeno HO para la desinfección del lodo activado (AS) utilizando el proceso de Fenton a pH casi neutro, solo y en combinación con tratamiento térmico y radiación UV. La eficiencia del tratamiento de 48 h fue evaluada por reducción logarítmica, actividad de hidrólisis de diacetato de fluoresceína (FDA), concentración de productos farmacéuticos, cambios en la resistencia antimicrobiana y ecotoxicidad. Mediante el enfoque de función de deseabilidad, se encontró que una combinación de 239 mM de HO y 8.6 mM de Fe(II) era óptima en el marco de las concentraciones elegidas de reactivos. La actividad de hidrólisis de FDA se correlacionó con la reducción logarítmica a 287 mM de HO y diferentes concentraciones de Fe(II). El tratamiento de lodos resultó en la eliminación del ciprofloxacino en un 65.5%. Los conjuntos con la mayor reducción logarítmica, es decir, adicionalmente tratados con calentamiento y UV, estuvieron acompañados por un aumento en los efectos ecotóxicos en crustáceos. El proceso de Fenton muestra formas prospectivas de estabilización de lodos para su aplicación como fertilizante.