本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种厌氧氨氧化菌富集生物反应器，包括箱体，箱体经由隔板分隔成依次排列的且顶部均为敞口的好氧微生物收集区、分离区和厌氧微生物收集区，箱体顶部设有封闭盖；隔板为中空的壳体结构，其具有充气口和透气孔，好氧微生物收集区内设有好氧菌收集装置，厌氧微生物收集区内设有厌氧菌收集装置和厌氧氨氧化菌收集装置；厌氧微生物收集区设置有厌氧循环管和厌氧循环泵；分离区设置有分离液循环管和分离液循环泵。利用本发明的装置富集厌氧氨氧化菌时，先将好氧菌、厌氧菌和死菌体在分离区内进行了分离，减少了好氧菌和死菌体的干扰，提高了厌氧氨氧化菌富集效率。