wsがマップであることを考えると、次のように1つのクエリを実行できます。
Connection con = getConnection();
Set<String> ks = ws.keySet();
if (ks.size() > 0) {
StringBuilder inStatement = new StringBuilder("?");
for (int i = 1; i < ks.size(); i++) {
inStatement.append(", ?");
}
PreparedStatement ps = con.prepareStatement("select doc_freq from lookup where word in (" + inStatement.toString() + ")");
int k = 1;
for (String key : keySet) {
ps.setString(k++, key);
}
ResultSet rs = ps.executeQuery();
}