I Indonesia dikenal sebagai negara produsen minyak kelapa sawit atau Crude Palm Oil (CPO) terbesar di dunia. Produksi minyak kelapa sawit menghasilkan Limbah Cair Kelapa Sawit (LCKS) yang dapat membahayakan lingkungan tanpa melalui proses pengolahan. Pada penelitian ini dilakukan modifikasi pada unit Rotating Biological Contactor (RBC) untuk mengolah LCKS agar luas permukaan bidang kontak LCKS dengan mikroorganisme semakin besar. Penelitian ini memiliki tujuan untuk menganalisis kinerja pengolahan dan model biokinetika berdasarkan variasi laju pembebanan organik (OLR). Kegiatan penelitian dimulai dengan persiapan reaktor, proses seeding dan aklimatisasi, konfigurasi reaktor, dan pengoperasian reaktor. Penelitian ini dilakukan berskala laboratorium dengan variasi beban organik 2, 5, 7 kgCOD/L/hari. Hasil dari penelitian ini dapat diketahui persen penyisihan paling tinggi didapat saat variasi OLR 7 kgCOD/L/hari sebesar 70% untuk penyisihan konsentrasi COD, dan 57% untuk penyisihan konsentrasi amonia. Jumlah mikroorganisme menjadi pengaruh dalam efisiensi pengolahan, sehingga estimasi nilai konsentrasi biomassa (Xa’) dijadikan acuan dalam pemodelan. Berdasarkan hasil pemodelan didapatkan parameter biokinetika terpilih ?maxs, ?maxa, Ys, Ya, Ks, Ka, dan Ko secara berturut-turut sebesar 5 hari-1; 0,90 hari-1; 1,56 mgMLSS/mgCOD; 0,70 mgMLSS/mgCOD; 40 mg/L; 265 mg/L; 3,67 mg/L. Walaupun efisiensi COD dan TSS mengalami peningkatan yang signifikan, nilai konsentrasi kedua parameter belum memenuhi baku mutu Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan No. 5 tahun 2014 tentang Baku Mutu Air Limbah 350 mg/L, sehingga unit RBC modifikasi perlu diintegrasikan dengan unit pra-pengolahan seperti koagulasi-flokulasi. Studi ini menunjukan variasi OLR tidak memiliki pengaruh besar terhadap hasil model estimasi nilai Xa’. Hal ini sesuai dengan salah satu keunggulan unit RBC yang memanfaatkan aktivitas mikroorganisme melekat sehingga lebih tahan terhadap adanya fluktuasi debit dan beban organik pengolahan.