本发明涉及一种污泥深度脱水复合调理剂及其应用，该调理剂由以下重量份的组分组成：表面活性剂：0.05-2.0；亚铁盐：2.5-10.0；过硫酸盐：3.0-12；骨架构建体：5.0-30.0；向待处理污泥中投加表面活性剂，搅拌混匀，其中表面活性剂投加量为污泥干重的0.05-2.0％；继续投加亚铁盐和过硫酸盐，搅拌混匀，发生氧化反应，其中亚铁盐投加量为污泥干重的2.5-10.0％，过硫酸盐投加量为污泥干重的3.0-12％；向上述污泥中投加骨架构建体，搅拌混匀，其中骨架构建体投加量为污泥干重的5.0-30.0％。与现有技术相比，本发明的复合调理剂能有效破坏污泥中胞外多聚物和微生物细胞，释放出细胞内部水及EPS结合水，并能降低有机质的可压缩性，可以大幅度提高污泥脱水性能。