本发明公开了一种用于废水处理的复合水凝胶及其制备方法和应用，本发明将卡拉胶加入到聚乙烯醇中混合后，所制备得到的凝胶具有良好的机械强度和稳定性，改善了聚乙烯醇凝胶易破碎的缺陷；同时将水溶性戊聚糖加入到复合凝胶中，在氯化铁溶液中，戊聚糖发生交联反应形成复杂的三维网络结构，进一步提高了复合凝胶的机械强度，同时缩小了复合凝胶的孔径，有效降低了微生物的泄漏率，使复合凝胶能够保持稳定的生物降解性能，此外，戊聚糖具有良好的吸附性能，对废水中的污染物进行吸附，提高了凝胶体系的传质速率，微生物对COD的降解作用更加直接高效，从而加快了微生物对废水中COD的降解效率，明显改善了聚乙烯醇凝胶传质阻力大的缺陷。