Los colorantes azoicos en aguas residuales de la industria textil son un desafío ambiental por su persistencia y toxicidad, afectando tanto a organismos acuáticos como a la salud humana. La aplicación de consorcios microbianos multiespecie para depurar estas aguas es una alternativa prometedora que presenta ventajas frente a los métodos tradicionales, ya que resulta más económica, eficiente y amigable con el ambiente. En este trabajo se desarrolló un biorreactor de discos giratorios para la decoloración y biodegradación del colorante azoico rojo ácido 27 (AR27) por el consorcio de Trametes versicolor y Pseudomonas putida como una propuesta tecnológica de tratamiento terciario en un proceso convencional de tratamiento de aguas residuales textiles. Se realizó un análisis matemático y cinético para mejorar el proceso de decoloración y biodegradación del AR27 mediante un modelo matemático específico basado en las ecuaciones cinéticas de Monod, Haldane-Andrews y Michaelis-Menten que describen todas las etapas del proceso biológico, desde el crecimiento microbiano y el consumo de sustrato hasta la decoloración y biodegradación de los compuestos intermedios. Un análisis multivariante mediante la simulación de escenarios con diferentes condiciones de operación y el análisis de sensibilidad utilizando un diseño factorial mediante el método de superficie de respuesta (MSR) se utilizó para la determinación de las condiciones teóricas óptimas. El diseño del biorreactor se llevó a cabo mediante simulación computacional. Se obtuvieron los perfiles de flujo, el patrón de mezclado y, utilizando los resultados de la modelación matemática, los perfiles de concentración de las especies más importantes (consumo de glucosa, decoloración de AR27 y producción/consumo de compuestos aromáticos de decoloración). Con base en los resultados de la simulación computacional, se planteó teóricamente la operación mediante tres estrategias. Dichas estrategias se compararon y se propuso la más viable económica y operativamente. La fabricación del prototipo virtual del biorreactor fue en acero inoxidable. Se equipó y se realizaron pruebas preliminares para asegurar su operabilidad. Se propuso el material para el soporte microbiano y se demostró la formación de la biopelícula fúngica en dicho material. Finalmente, se desarrolló una aplicación en cromatorafía de gases (GC-FID) para la identificación y separación de probables compuestos de decoloración.