本发明公开了一种湾畔水质持续净化系统及其处理方法与应用。该系统利用自然湾畔等低洼地建设，具备沉砂、二级生化和沉淀、以及深度净化等功能，通过河道翻板闸等水工构筑物的配合，可满足旱季河水全部或部分自流进、出处理系统，雨季优先行洪，使河道水质在可控的条件下恢复及保障至优于地标V类水以上。该系统采用一体化设计，结构紧促，建设及运行成本低廉，可根据现场条件及水质目标因地制宜，灵活选取、组合不同的水质净化单元操作，在具备优良的水质净化能力的同时，具备良好的景观美化效果。本发明提供的湾畔水质持续净化系统操作简便，成本低，可以大规模的推广应用于城市受污染的中小河流，有较好的经济和社会效益。