本发明公开了一种适用于污水生物脱氮过程的高效脱氮复合填料及其制备方法与应用。所述高效脱氮复合填料的主要成分有硫磺、二价铁矿物、碳酸盐粉、活性炭、粘合剂，将各组分按一定比例称取置于混合搅拌机混合均匀后，放入熔硫釜中加热熔融，得到熔融态混合物料，而后泵入造粒设备进行成型造粒。该复合填料用于污水生物脱氮过程，可为微生物提供更大的附着面积。利用制得的填料，在厌氧条件下，微生物可将低碳源高含氮量的污水中硝态氮转化为氮气，硫磺、二价铁矿物为自养反硝化过程提供电子供体；碳酸盐粉提供无机碳源和碱度，起到缓冲pH作用。