养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法.pdf

本发明涉及生物质发电供热领域、微藻培养工程领域、生物柴油炼制领域以及环保领域，具体地说是一种养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法。该法选择附近有水源的边际性土地种植能源草，并以能源草为主要燃料进行发电供热，所产热电用于微藻培养与加工、生物柴油炼制等，然后利用生物质锅炉烟道气与富营养化水体为主要原料，进行大规模培养含油微藻，并以微藻油为原料炼制生物柴油。其特征在于种草发电供热保障了养藻炼油所需电、热、二氧化碳工业废气的自给自足，并将发电供热及生物柴油炼制过程中产生的“三废”和废热，用作能源草种植的肥料以及微藻培养的原料和热源，既降低了生产成本，又实现了生物柴油的清洁生产以及对污染水体的治理。

权利要求书
1、  养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，包括发电供热装置、能源草、粉碎机、浸取罐、混料机、造粒机、藻种、三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器、大型气推式光生物反应器、气浮罐、培养液调配罐、高压均质机、萃取釜、卧式螺旋离心机、油水分离器、真空浓缩釜、盐析釜、高速离心过滤机、干燥器、醇沉釜、乙醇回收塔、多功能反应釜、分液器、甲醇回收塔、甲醇贮罐、水洗罐、蒸馏塔、生物柴油贮罐、硫酸铵、甲醇、浓硫酸、氢氧化钠、过滤空气、工业乙醇，其特征在于：
a.种草发电供热
选择附近有水源的边际性土地种植能源草，并建微藻养殖加工场和生物柴油炼制厂；发电供热装置所用的主要燃料为能源草，辅助燃料为农作物秸秆和林木废弃物，粗生物柴油作为锅炉点火用油及辅助燃料，发电供热装置所发的电用于微藻培养与加工、生物柴油炼制、发电装置本身及办公生活用电，所产生的低温蒸汽和热水用于微藻培养与加工、生物柴油炼制及办公生活用热，发电供热装置产生的富含二氧化碳的烟道气，经净化后通入大型气推式光生物反应器，作为微藻培养的主要碳源；在浸取罐中用生产废水浸取发电供热装置产生的飞灰和经粉碎机粉碎后的炉渣，产生的浸取液作为营养盐加到微藻的培养液调配罐中，固体残渣与微藻渣经混料机混料及造粒机造粒后制成微藻复合肥，用于种植能源草；
b.利用二氧化碳烟道气、富营养化水体培养与采收微藻
首先将藻种先后在三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器中进行三级扩种培养，制得作为工业化生产装置的工业生产藻种；工业化生产装置为置于室外的按行与列并联布置的大型气推式光生物反应器，先在反应器中加入培养液使液位达到10厘米，然后开动通气装置产生培养液的主体流动，随后接种上述工业生产藻种，并逐步加入培养液使液位达到20厘米，在白天连续通入二氧化碳含量经过滤空气稀释到1％～5％的二氧化碳烟道气，以保证微藻的生长，在晚上通入过滤空气维持微藻的呼吸，采用通热/冷风、开天窗通风、遮光调温、蒸汽/热水保温等手段，将培养液的温度控制在15～35℃；检测到营养液中的养分减少或藻液液位下降后，通过补液管进行补液，补液后的最高液位为30厘米；视微藻培养液浓度不定期采收微藻，即打开排液管阀门排出藻液，当大型气推式光生物反应器的液位降至15～20厘米时停止排液，以控制每次的采收率在10％～30％；微藻的采收采用在气浮罐中通入二氧化碳烟道气的气浮采收法进行，同时实现向微藻培养液中补充溶解的二氧化碳；
c.含油微藻的全面利用
气浮采收获得的微藻经高压均质机破壁后，经过萃取釜用脂肪酸甲酯萃取微藻油，萃取比例为1～4：1，对萃取后的物料采用卧式螺旋离心机进行液固分离，分离出的微藻渣去混料机制取微藻复合肥，分离出的液相加到油水分离器中分离成油相与水相，油相为微藻油；把水相物料加到真空浓缩釜中，浓缩温度设为60～70℃，浓缩时间设为1～2小时；浓缩后的物料进入盐析釜，根据物料的体积，按30％～50％的饱和度计算硫酸铵用量，将固体硫酸铵缓慢加到盐析釜中，充分搅拌，沉淀微藻蛋白，盐析时间设为2～5小时；盐析后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的固相加到干燥器中进行干燥制得微藻蛋白；分离出的液相加到醇沉釜中，用乙醇沉淀法提取微藻多糖，即在搅拌状态下缓慢加入浓度为70％～95％的工业乙醇进行醇沉，工业乙醇加入量与原有溶液的体积比设为2～4：1，醇沉静置时间设为3～12小时；醇沉后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的液相加到乙醇回收塔中进行精馏，塔顶产物为70％～95％浓度的乙醇，塔底产物为微藻液体肥，用作种植能源草的叶面肥料，而分离出的固相则加到干燥器中进行干燥制得微藻多糖；
d.微藻油的预处理及酯交换反应
微藻油的预处理及其炼制生物柴油的设备采用多功能反应釜，在多功能反应釜中加入微藻油，先进行真空脱水，然后加入甲醇与浓硫酸进行预酯化反应，使原料油中的游离脂肪酸酯化为脂肪酸甲酯，预酯化反应结束后，根据已加入的浓硫酸量，计算正好完全中和所需氢氧化钠的量，在反应釜中加入配好的氢氧化钠饱和溶液进行中和反应，反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱水、脱甲醇，甲醇通过精馏与水分离后回用；微藻油预处理完毕后，在多功能反应釜中加入甲醇以及氢氧化钠，进行酯交换反应，使原料油中的脂肪酸甘油酯反应生成脂肪酸甲酯，酯交换反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱甲醇，甲醇被冷凝后直接回用；真空脱甲醇后，从多功能反应釜中排出产物脂肪酸甲酯与副产物甘油的混合物，然后通过分液器静置分层或离心分离后，对粗脂肪酸甲酯进行水洗与蒸馏，制得符合中国或德国等国家标准的生物柴油；分离出的粗甘油中的10％～70％作为微藻培养的碳源之一，添加到微藻培养液调配罐中，其余的粗甘油进一步精制；对粗生物柴油水洗过程中产生的氢氧化钠废水作为二氧化碳的吸收剂，吸收后产生的碳酸氢钠作为微藻培养的营养盐；氢氧化钠废水加到气浮罐中，调高藻液的pH值；氢氧化钠废水加到培养液调配罐中，调节培养液的pH值；浓硫酸与氢氧化钠中和后生成的盐废料加到培养液调配罐中，成为咸水微藻培养的盐分来源与营养盐。

2、  根据权利要求1所述的养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，其特征在于：能源草为禾本科草本植物，优选为巨菌草或象草。

3、  根据权利要求1所述的养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，其特征在于：微藻采用淡水微藻或咸湖水微藻或海水微藻，类别为金藻或绿藻或硅藻或蓝藻或红藻，优选为含脂高的葡萄藻或小球藻或球等鞭金藻3011或绿色巴夫藻。

4、  根据权利要求1所述的养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，其特征在于：发电供热装置为直燃锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式或生物质气化炉与内燃机发电机组与余热锅炉的组合方式或生物质气化炉与燃气锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式或生物质气化炉与燃气轮机发电机组与余热锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式，优选为直燃锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式。

5、  根据权利要求1所述的养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，其特征在于：干燥器为冷冻干燥器或喷雾干燥器。

说明书养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法
[技术领域]
本发明涉及生物质发电供热领域、微藻培养工程领域、生物柴油炼制领域以及环保领域，具体地说是一种养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法。
[背景技术]
生物柴油即脂肪酸甲酯，是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕、麻疯树和黄连木等油料林木果实、“工程微藻”等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油、棉籽油等为原料制成的液体燃料，是优质的石化柴油代用品。生物柴油是典型的“绿色能源”，具有优良的环保性能、较好的安全性能、良好的燃烧性能、较好的润滑性能等，并且生物柴油本身还是一种优良的溶剂和重要的化工原料。因此，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。但是，由于较高的原料成本使得生物柴油的价格高于石化柴油，原料供应和价格成了最棘手的问题。发展生物柴油的关键是原料油脂的供应，因此，采用廉价油脂原料及提高油脂转化率从而降低成本，是生物柴油是否能规模化、产业化的关键，选取合适的、低成本的油脂资源来生产生物柴油是发展的总趋势。
藻类具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高等特点，因此含油藻类是制备生物柴油的良好原料。用“工程微藻”生产生物柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。利用“工程微藻”生产柴油具有重要经济意义和生态意义，其优越性在于：微藻生产能力高，比陆生植物单产油脂高出几十倍；可利用海滩、盐碱地、沙荒地等边际性土地进行微藻培养，节省耕地资源；用海水、富营养化地表水或工业废水作为微藻培养基，可节约农业资源；生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒气体；生物柴油可被微生物降解，不污染环境。因此，发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势，一旦高产油藻开发成功并实现产业化，由藻类炼制生物柴油的规模可以达到数千万吨。
为了遵循养殖微藻不与农业争地的基本原则，通常选择在海滩、盐碱地、沙荒地等边际性土地上养藻炼油，但这些地区往往缺电、缺热，无二氧化碳工业废气可利用。而生物质发电供热以农作物秸秆和林木废弃物等为原料，进行简单加工，然后输送至生物质锅炉，经充分燃烧后产生蒸汽推动汽轮发电机组发电；并且，生物质燃烧后产生的灰渣可以加工成钾肥返田，该过程将农业生产原本的开环产业链转变成可循环的闭环产业链，是一种变废为宝的循环、生态经济。对于中国这一农业大国而言，生物质发电供热系统具有广阔的应用前景，该系统也为在边际性土地上养藻炼油提供了所需的电、热、二氧化碳废气、无机盐等，并且燃生物质烟道气中的SO2、NOX的含量远低于燃煤烟道气，不会对所养殖的微藻造成伤害。
为了减小生物质燃料的收集半径，降低原料成本，可在电厂附近种植巨菌草、象草之类的高产能源草，作为生物质锅炉的主要燃料。能源草所需的营养物质可通过发达的根茎系统进行循环利用，对肥料的输入要求较低；能源草天然害虫较少，需要的杀虫剂很少；能源草种植可有效利用和改良农业废弃地、农田边际土地、荒地、盐碱地、干旱地、山坡地、重金属污染农田、滨海滩涂、沙地等土地资源；由于长期耕作，再加上晚冬至早春的延迟收获方法，以及很少杀虫剂的使用，可增加草丛中不同物种，特别是鸟类、哺乳动物和昆虫的数量。总之，能源草对土质和气候的要求不高，适应性广，生长快，产量高，抗病性强，病虫害少，种植和管理简单，能够显著改善生态环境，同时为生物质发电供热提供充足、廉价的燃料。因此，发展能源草大有可为，并且种植能源草的用地性质与养殖微藻一致，均为边际性土地，这为养藻炼油耦合种草发电供热奠定了基础。
[发明内容]
本发明采用国内外各科研机构提供的含油率高、生长速度快的微藻藻种，提出养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，通过自产热电来保障养藻炼油所需电、热、二氧化碳工业废气的自给自足，然后利用生物质锅炉烟道气与富营养化水体为主要原料，进行大规模培养含油微藻，并以微藻油为原料炼制生物柴油，同时实现污染水体的治理，以及生物柴油的清洁生产。
养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，包括发电供热装置、能源草、粉碎机、浸取罐、混料机、造粒机、藻种、三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器、大型气推式光生物反应器、气浮罐、培养液调配罐、高压均质机、萃取釜、卧式螺旋离心机、油水分离器、真空浓缩釜、盐析釜、高速离心过滤机、干燥器、醇沉釜、乙醇回收塔、多功能反应釜、分液器、甲醇回收塔、甲醇贮罐、水洗罐、蒸馏塔、生物柴油贮罐、硫酸铵、甲醇、浓硫酸、氢氧化钠、过滤空气、工业乙醇，其特征在于：
a.种草发电供热
选择一块附近有水源的海滩、盐碱地、沙荒地等边际性土地，在中间建微藻养殖加工场和生物柴油炼制厂，在四周种植能源草，阻挡风沙、灰尘沉降在光生物反应器上而降低农用薄膜的透光性，形成“农场+工厂”的布局与混合产业模式。对能源草进行收割、打捆、运输、贮存、粉碎后，作为发电供热装置的主要生物质燃料。本发明中所采用的发电供热装置为直燃锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式或生物质气化炉与内燃机发电机组与余热锅炉的组合方式或生物质气化炉与燃气锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式或生物质气化炉与燃气轮机发电机组与余热锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式，优选为直燃锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式。发电供热装置所用的主要燃料为能源草，辅助燃料为“农场+工厂”及其周边地区产生的农作物秸秆和林木废弃物，主要为棉花、玉米、高粱、麦子、大豆等作物的秸秆，以及稻草、稻壳、玉米芯、甘蔗渣、花生壳、木材下脚料、树枝、树皮、树叶、景观花草、杂草等，粗生物柴油作为锅炉点火用油及辅助燃料。发电供热装置所发的电用于微藻培养与加工、生物柴油炼制、发电装置本身及办公生活用电，所产生的低温蒸汽和热水用于微藻培养与加工、生物柴油炼制及办公生活用热，富裕的热电向周边地区供应。发电供热装置产生的富含二氧化碳的烟道气，经净化后通入大型气推式光生物反应器，作为微藻培养的主要碳源。在浸取罐中用生产废水浸取发电供热装置产生的飞灰和经粉碎机粉碎后的炉渣，产生的浸取液作为营养盐加到微藻的培养液调配罐中，固体残渣与微藻渣经混料机混料及造粒机造粒后制成微藻复合肥，用于种植能源草；
b.利用二氧化碳烟道气、富营养化水体培养与采收微藻
首先将藻种先后在三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器中进行三级扩种培养，制得作为工业化生产装置的工业生产藻种；工业化生产装置为置于室外的按行与列并联布置的大型气推式光生物反应器，先在反应器中加入培养液使液位达到10厘米，然后开动通气装置产生培养液的主体流动，随后接种上述工业生产藻种，并逐步加入培养液使液位达到20厘米，在白天连续通入二氧化碳含量经过滤空气稀释到1％～5％的二氧化碳烟道气，以保证微藻的生长，在晚上通入过滤空气维持微藻的呼吸，采用通热/冷风、开天窗通风、遮光调温、蒸汽/热水保温等手段，将培养液的温度控制在15～35℃；检测到营养液中的养分减少或藻液液位下降后，通过补液管进行补液，补液后的最高液位为30厘米；视微藻培养液浓度不定期采收微藻，即打开排液管阀门排出藻液，当大型气推式光生物反应器的液位降至15～20厘米时停止排液，以控制每次的采收率在10％～30％；微藻的采收采用在气浮罐中通入二氧化碳烟道气的气浮采收法进行，同时实现向微藻培养液中补充溶解的二氧化碳；
c.含油微藻的全面利用
气浮采收获得的微藻(浆料)经高压均质机破壁后，经过萃取釜用脂肪酸甲酯(生物柴油)萃取微藻油，萃取比例为1～4：1，对萃取后的物料采用卧式螺旋离心机进行液固分离，分离出的微藻渣去混料机制取微藻复合肥。分离出的液相加到油水分离器中分离成油相与水相，油相为微藻油(溶于生物柴油中)。把水相物料加到真空浓缩釜中，浓缩温度设为60～70℃，浓缩时间设为1～2小时。浓缩后的物料进入盐析釜，根据物料的体积，按30％～50％的饱和度计算硫酸铵用量，将固体硫酸铵缓慢加到盐析釜中，充分搅拌，沉淀微藻蛋白，盐析时间设为2～5小时。盐析后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的固相加到干燥器中进行干燥制得微藻蛋白。分离出的液相加到醇沉釜中，用乙醇沉淀法提取微藻多糖，即在搅拌状态下缓慢加入浓度为70％～95％的工业乙醇进行醇沉，工业乙醇加入量与原有溶液的体积比设为2～4：1，醇沉静置时间设为3～12小时。醇沉后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的液相加到乙醇回收塔中进行精馏，塔顶产物为70％～95％浓度的乙醇，塔底产物为微藻液体肥，用作种植能源草的叶面肥料；而分离出的固相则加到干燥器中进行干燥制得微藻多糖；
d.微藻油的预处理及酯交换反应
微藻油的预处理及其炼制生物柴油的设备采用多功能反应釜，在多功能反应釜中加入微藻油，先进行真空脱水，然后加入甲醇与浓硫酸进行预酯化反应，使原料油中的游离脂肪酸酯化为脂肪酸甲酯，预酯化反应结束后，根据已加入的浓硫酸量，计算正好完全中和所需氢氧化钠的量，在反应釜中加入配好的氢氧化钠饱和溶液进行中和反应，反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱水、脱甲醇，甲醇通过精馏与水分离后回用；微藻油预处理完毕后，在多功能反应釜中加入甲醇以及碱催化剂氢氧化钠，进行酯交换反应，使原料油中的脂肪酸甘油酯反应生成脂肪酸甲酯，酯交换反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱甲醇，甲醇被冷凝后直接回用；真空脱甲醇后，从多功能反应釜中排出产物脂肪酸甲酯与副产物甘油的混合物，然后通过分液器静置分层或离心分离后，对粗脂肪酸甲酯(粗生物柴油)进行水洗与蒸馏，制得符合中国或德国等国家标准的生物柴油；分离出的粗甘油中的10％～70％作为微藻培养的碳源之一，添加到微藻培养液调配罐中，其余的粗甘油进一步精制；对粗生物柴油水洗过程中产生的氢氧化钠废水作为二氧化碳的吸收剂，吸收后产生的碳酸氢钠作为微藻培养的营养盐；氢氧化钠废水加到气浮罐中，调高藻液的pH值，有利于微藻的絮凝和气浮；氢氧化钠废水加到培养液调配罐中，调节培养液的pH值，使之更适合微藻的生长；浓硫酸与氢氧化钠中和后生成的盐废料加到培养液调配罐中，成为咸水微藻培养的盐分来源与营养盐。
本发明中所述的能源草为禾本科多年生高大的丛生草本植物，种类为芦竹、象草、柳枝稷、草芦、巨菌草、串叶草、皇竹草、甜高粱、芒属作物、荻、三倍体芒草奇岗等，优选为巨菌草、象草。
本发明中所述的微藻采用淡水微藻或咸湖水微藻或海水微藻，类别为金藻或绿藻或硅藻或蓝藻或红藻，优选为含脂高的葡萄藻或小球藻或球等鞭金藻3011或绿色巴夫藻。
[附图说明]
图1为养藻炼油耦合种草发电供热的生产流程图。
图2为养藻炼油耦合种草发电供热的平面布置图。
[具体实施方式]
以下结合附图及附图给出的实施例对本发明作进一步说明。本发明的生产技术对本专业的人来说是容易实施的。
选择一块附近有海水虾养殖场的滩涂地，参见图2，在中间建微藻养殖加工场和生物柴油炼制厂，在四周种植象草，阻挡风沙、灰尘沉降在光生物反应器上而降低农用薄膜的透光性，形成“农场+工厂”的布局与混合产业模式。其中，生产区包括微藻采收装置、微藻有效成分提取装置、生物柴油炼制装置、发电供热装置，以及中心控制室、藻种室、实验分析室、生物质燃料仓库、油罐区。
每年对所种植的象草收割三茬，象草经收割、打捆、运输、贮存、粉碎后，作为发电供热装置的主要生物质燃料。本发明中所采用的发电供热装置为直燃锅炉与蒸汽轮机发电机组的组合方式，直燃锅炉为水冷振动炉排锅炉，所用蒸汽锅炉的额定蒸发量为2.5t/h，产生高温蒸汽驱动抽汽凝汽式汽轮发电机组发电和供热，发电机组功率为400kW，运行负荷可在设计负荷的20％～110％之间变动。发电供热装置所用的主要燃料为象草，辅助燃料为“农场+工厂”及其周边地区产生的农作物和林木废弃物，主要为麦子秸秆、稻草、稻壳、树枝、树叶、景观花草、杂草等，粗生物柴油作为锅炉点火用油及辅助燃料。发电供热装置所发的电用于微藻培养与加工、生物柴油炼制、发电装置本身及办公生活用电，所产生的低温蒸汽和热水用于微藻培养与加工、生物柴油炼制及办公生活用热，富裕的热电向周边地区供应。直燃锅炉产生的富含二氧化碳的烟道气，经净化后通入大型气推式光生物反应器，作为微藻培养的主要碳源。在浸取罐中用生产废水浸取发电供热装置产生的飞灰和经粉碎后的炉渣，产生的浸取液中含钾、钙、硫、磷、铁、锰、镁的无机盐，作为营养盐加到培养液调配罐中，固体残渣与微藻渣混合造粒制成微藻复合肥，用于种植象草。
参见图1，微藻培养及生物柴油炼制的关键设备采用本申请人已申请发明专利的气推式光生物反应器(气推式光生物反应器.中国发明专利，申请号：200810039168.8；一种微藻产业化生产装置及生产微藻的方法.中国发明专利，申请号：200810038075.3)、生物柴油炼制设备(生产生物柴油的多功能反应釜及其操作方法.中国发明专利，申请号：200810039167.3)，其中，小型气推式光生物反应器的制作方法为本专利申请人在先申请的“气推式光生物反应器.中国发明专利，申请号：200810039168.8”，大型气推式光生物反应器的制作方法为本专利申请人在先申请的“一种微藻产业化生产装置及生产微藻的方法.中国发明专利，申请号：200810038075.3”，多功能反应釜的制作方法为本专利申请人在先申请的“生产生物柴油的多功能反应釜及其操作方法.中国发明专利，申请号：200810039167.3”。
首先从藻种库中取出绿色巴夫藻藻种，先后在三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器中进行三级扩种培养，制得作为工业化生产装置的工业生产藻种。工业化生产装置为置于室外的按行与列并联布置的大型气推式光生物反应器；每个反应器的宽度为3米，长度为60米，深度为40厘米；微藻培养的水面总面积为300亩。生产时先在大型气推式光生物反应器中加入培养液使液位达到10厘米，然后开动通气装置产生培养液的主体流动，随后接种上述工业生产藻种，然后逐步加入培养液使液位达到20厘米。在白天连续通入富含二氧化碳的直燃锅炉烟道气，二氧化碳含量经过滤空气稀释到3％，以保证微藻的生长，在晚上适当通入过滤空气维持微藻的呼吸。用通热/冷风、开天窗通风、遮光调温、蒸汽/热水保温等手段，使培养液的温度保持在适宜微藻生长的15～35℃。当营养液中的养分减少或水分挥发后，通过补液管进行补液，补液后的最高液位为30厘米。视微藻培养液浓度不定期采收微藻，即打开排液管阀门排出藻液，当反应器液位降至15～20厘米时停止排液，以控制每次的采收率在10％～30％，针对微藻体积小、与水的密度比较接近的特性，采用在气浮罐中通入直燃锅炉烟道气的气浮采收法进行微藻的采收，同时实现向微藻培养液中补充溶解的二氧化碳。大型气推式光生物反应器中所加入的培养液由附近海水虾养殖场排出的经消毒后的污水，水质为IV类水，按3克/立方米的浓度添加柠檬酸铁，按0.1克/立方米的浓度添加维生素B1，再混入气浮罐出来的稀藻液、微藻油炼制生物柴油的过程中产生的废水以及50％粗甘油副产物，在培养液调配罐中搅拌混合而成。
气浮采收获得的微藻(浆料)经高压均质机破壁后，用粗脂肪酸甲酯(生物柴油)萃取微藻油，萃取比例为2：1。对萃取后的物料采用卧式螺旋离心机进行液固分离，分离出的微藻渣去混料机制取微藻复合肥，用作种植象草的固体肥料。分离出的液相加到油水分离器中分离成油相与水相，油相为微藻油(溶于生物柴油中)。把水相物料加到真空浓缩釜中，浓缩温度为65℃，浓缩时间为1.5小时。浓缩后的物料进入盐析釜，根据物料的体积，按40％的饱和度计算硫酸铵用量，将固体硫酸铵缓慢加到盐析釜中，充分搅拌，沉淀微藻蛋白，盐析时间设为3小时。盐析后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的固相加到冷冻干燥器中进行干燥制得微藻蛋白。分离出的液相加到醇沉釜中，用乙醇沉淀法提取微藻多糖，即在搅拌状态下缓慢加入浓度为80％的工业乙醇进行醇沉，工业乙醇加入量与原有溶液的体积比设为3：1，醇沉静置时间设为9小时。醇沉后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的液相加到乙醇回收塔中进行精馏，塔顶产物为80％浓度的乙醇，塔底产物为微藻液体肥，用作种植象草的叶面肥料；而分离出的固相则加到冷冻干燥器中进行干燥制得微藻多糖。
这里用微藻油生产生物柴油的方法是碱催化酯交换法，由于微藻油含有水份与游离脂肪酸，必须预先脱除。用3个并联的10m3的多功能反应釜生产生物柴油，每天处理4批微藻油，每批加入20吨微藻油。微藻油预处理是先进行真空脱水，然后加入甲醇与浓硫酸进行预酯化反应，使原料油中的游离脂肪酸酯化为脂肪酸甲酯。预酯化反应结束后，根据已加入的浓硫酸量，计算正好完全中和所需氢氧化钠的量，在反应釜中加入配好的氢氧化钠饱和溶液进行中和反应。反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱水、脱甲醇，甲醇通过精馏与水分离后回用。微藻油预处理完毕后，在反应釜中加入甲醇以及碱催化剂氢氧化钠，进行酯交换反应，使原料油中的脂肪酸甘油酯反应生成脂肪酸甲酯。酯交换反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱甲醇，甲醇被冷凝后直接回用。真空脱甲醇后，从反应釜中排出产物脂肪酸甲酯与副产物甘油的混合物，混合物进入分液器中沉降分离。由于甘油、甲酯比重相差较大，在分液器中很快分成上下两层，甘油比重大居下层，甲酯居上层。分离后的粗甘油由底部放出，其中50％作为微藻培养的碳源之一，添加到微藻培养液调配罐中，其余的粗甘油送至甘油车间处理。分液器上部的粗生物柴油经水洗罐水洗后，再经蒸馏塔蒸馏后获得精制的生物柴油。
本发明生产的微藻生物柴油的密度(20℃)为0.868kg/m3、运动粘度(40℃)为3.8mm2/s、水含量(质量分数)为0.02％、酸值为0.58mgKOH/g，而热值高达42MJ/kg，符合中国《柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)》国家标准。