Esta tesis investiga el uso de procesos de oxidación avanzada basados en radicales sulfato (SR-AOP) para mejorar la calidad del agua residual regenerada destinada a reutilización. Se evaluó su eficacia en la eliminación de microorganismos patógenos, contaminantes de preocupación emergente y genes de resistencia a antibióticos mediante experimentos a escala de laboratorio y planta piloto. Los resultados destacan la combinación de peroximonosulfato y ozono (PMS/O₃) como el tratamiento más eficiente y sostenible. Además, se aplicaron técnicas de machine learning para predecir la eficacia de los procesos de desinfección, demostrando su potencial para optimizar el diseño de tratamientos y reducir tiempos experimentales.