本发明公开了一种深井式A₂O₂处理污废水的方法。在井筒单侧分两种梯度进行曝气，形成好氧1区和好氧2区。改进污泥回流位置，通过回流泵将二沉池污泥回流到井筒进水端即厌氧区。在隔板中部打孔并安置转蝶装置，满足混合液内部单向循环，实现好氧区混合液回流至缺氧区。井底形成沉淀区，增设重力排泥管，即可起到好氧1区和好氧2区的中间沉淀池作用。运行期间混合液以推流式前进，两侧水位的高度差使得水体流动，厌氧区、缺氧区、好氧1区和好氧2区集于井筒，更好的发挥深井曝气及A₂O₂工艺综合优势。本发明能有效处理高分子有机废水及其他不同性质废水，占地极小，合理利用矿区废井筒将会大大降低基建投资。