Masalah lingkungan seperti polusi sistem perairan telah mendorong urgensi penyusunan teknologi pengolahan limbah yang lebih baik. Nitrat adalah salah satu target pencemar yang digunakan dalam asesmen kualitas air. Saat ini, proses biologis untuk eliminasi nitrat dari sistem perairan sedang dikembangkan sebagai alternatif untuk proses-proses fisika-kimia yang sering digunakan. Microbial electrolysis cell (MEC) adalah teknologi baru yang diajukan untuk tujuan tersebut. Penelitian ini bertujuan memasangkan proses eliminasi nitrat dengan produksi biohidrogen (bio-H2) di sistem MEC. Cakupan studi ini adalah dua sistem yang disebut mini-MEC dan MEC. Kedua sistem tersebut dibedakan berdasarkan volumenya. Parameter optimum operasi (Vext dan sumber karbon) ditetapkan pada sistem mini-MEC sebelum beralih ke sistem MEC. Kondisi optimum ditentukan pada Vext 0,7 V dengan asetat sebagai sumber karbon terbaik. Sistem dievaluasi berdasarkan performa luaran elektrikal (Id, Pd), eliminasi nitrat (RE%, RNO3-), dan produksi bio-H2 (Hmax, RH2, dan YH2). Konsorsium desain (kode konsorsium: IS dan IW) disusun berdasarkan hasil penelitian sebelumnya dengan kinerja eliminasi nitrat dan lokasi isolasi sebagai kriteria desain. Konsorsium desain dibandingkan dengan konsorsium alam (S) di MEC skala 100 mL untuk proses simultan eliminasi nitrat dan produksi biohidrogen. Konsorsium IS memberikan hasil terbaik dari segi profil produksi biohidrogen dengan Hmax 10,6515 mg L-1, YH2 6,491 mg g-1, dan Rmax 0,0867 mg L-1 jam-1. Konsorsium alam S memberikan performa terendah dari ketiga konsorsium yang diuji. Data dari konsorsium IS dievaluasi terhadap model untuk pertumbuhan dan produksi biohidrogen. Model Gompertz dan logistik termodifikasi dapat mendeskripsikan data dengan baik berdasarkan parameter fit R2. Estimasi parameter model dilakukan melalui metode non-linear least square. Hasil estimasi parameter model Gompertz yang telah dioptimasi adalah 0,1659 untuk Rmax, 10,2495 untuk Hmax, dan 30,0607 untuk l. Selanjutnya, studi ini dapat dikembangkan ke arah penyusunan model prediktif profil bio-H2 pada sistem MEC berdasarkan hubungan linear antara profil bio-H2 dan pertumbuhan sel.