The discharge of municipal wastewater into local water bodies is one of the main causes of eutrophication. As a tertiary treatment for this problem, a culture of Chlorella sp. (recognized for its ability to remove phosphates and nitrates in wastewater) was used in a vertical system of photobioreactors with a bubble column at a pilot scale. An experimental factorial design was carried out, with three experimental phases, was used municipal wastewater from the WWTP “El Pueblo”. Initially, the inoculum size was determined at which the highest removal of NO3- and PO43- is obtained, was resulted as optimal cell density 3.6x106 cel/mL. The second phase allowed quantifying the concentration of phosphates and nitrates removed from wastewater evaluated according with the growth of the strain used, the experiment yielded removals greater than 95% in nitrate concentrations and 65.5% for phosphates. In the third phase, the inoculum size determined in first phase, was taken to a photobioreactor system evaluating its operating parameters regarding the nutrient removal capacity of the strain. With the results obtained, it was concluded that the proposed system is a viable alternative for the treatment of wastewater with different nutrient loads.El vertimiento de aguas residuales municipales en los cuerpos de agua locales constituye una de las principales causas de la eutroficación. Como tratamiento terciario para esta problemática se utilizó un cultivo de Chlorella sp., (reconocido por su capacidad de remoción de fosfatos y nitratos en aguas residuales) en un sistema de fotobiorreactores verticales con columna de burbujeo a escala piloto. Se realizó un diseño experimental de tipo factorial, con tres fases experimentales, en el que se empleó agua residual municipal proveniente de la EDAR “el Pueblo”. Inicialmente se determinó el tamaño de inóculo al que se obtiene la mayor remoción de NO3- y PO43-, con lo que se logró una densidad celular optima 3.6x106 cel/mL. La segunda fase permitió cuantificar la concentración de fosfatos y nitratos removido de aguas residuales evaluada respecto al crecimiento de la cepa utilizada, el experimento arrojó remociones superiores al 95% en concentraciones de nitratos y del 65.5% para fosfatos. En la tercera fase se llevó el tamaño de inoculo determinado en la primera fase, a un sistema de fotobiorreactores evaluando sus parámetros de operación respecto a la capacidad de remoción de nutrientes de la cepa. Con los resultados obtenidos se concluyó que el sistema propuesto es una alternativa viable para el tratamiento de aguas residuales con diferentes cargas de nutrientes.