本实用新型提供一种高效富集厌氧氨氧化菌的运行装置，包括：反应装置包括下外层管和下外层管可拆卸连接的上外层管，下外层管内设置有开设有进水口富集管，上外层管内靠近富集管的一侧设置有用于内置填料且与富集管相通的填充管，富集管和填充管之间设置有隔网，上外层管内且位于填充管顶部设置有三相分离器，上外层管设置有分别与三相分离器相通出水口和排气口，搅拌装置包括搅拌棒，搅拌棒位于填充管内且底部可穿过隔网进入富集管内，恒温控制系统用于调节富集管和填充管内的温度，进水箱与进水口连通，集水箱与出水口连通。提高了厌氧氨氧化菌富集的高效性，保证了进水与污泥混合接触的充分性，使得微生物的富集及反应器的持续运行更有效率。