由于我国工业快速发展，特别是汽车保有量的极速增加，化石燃料消耗量在过去十多年时间里急剧增加。大量的化石能源消耗所带来能源短缺、环境污染和气候变化近年来引起了社会各界广泛关注。微藻具有光合作用效率高、生长速率快、环境适应能力强和油脂产率高等优势，成为最具潜力的生物柴油原料。但是微藻培养、破壁和油脂提取过程成本居高不下，限制了微藻生物柴油规模化发展。针对这些问题，本论文以小球藻（Chlorella sp.）和绿球藻（Chlorococcum sp.）为出发藻种，采用奶牛场废水为底物培养小球藻和低毒绿色溶剂辅助提取小球藻和绿球藻油脂，以期解决微藻生物质生产成本过高和油脂提取工艺过程安全环保等问题，主要内容包括以下五方面:　　(1)考察奶牛场废水（未作灭菌处理）培养Chlorella sp.耦合奶牛场废水营养物去除的可行性，并对其在室内小规模和户外中试规模培养条件下生物质产率、油脂产率和污染物去除效率进行比较。实验结果表明，小球藻在室内小规模的条件下培养要比户外中试条件下具有更大的生物量和比生长率，具体为小球藻在室内0.17g·L-1和0.34g· L-1初始接种量条件下生物量的产率分别为260.00mg·L-1·d-1和338.80mg·L-1·d-1。比生长率分别为0.3229 d-1和0.2742 d-1;在户外5％、10％和25％初始浓度的奶牛场废水中小球藻的生物量产率分别为47.5、160和110 mg·L-1·d-1，比生长率分别为0.0978、0.2012和0.1652 d-1。在户外条件下，奶牛场废水TN的去除速率为2.05～6.58 mg·L-1·d-1，对于不同进水浓度，培养期结束，废水氨氮的去除率高达100％。TP浓度低于8.0 mg·L-1，COD的去除率和去除速率的最大值分别为54.82％和41.31mg·L-1·d-1。作为对比，室内试验奶牛场废水COD最高去除率为84.33％，去除速率可达88.88～91.75 mg·L-1·d-1。室内奶牛场废水培养小球藻过程营养物的去除率和去除速率均显著(P＜0.05)高于户外。　　(2)以中性脂、糖脂和磷脂提取率为目标参数，对常用有机溶剂进行评价与筛选，构建适用于微藻油脂提取的有机溶剂组合，并通过响应面法对其提取微藻油脂关键工艺参数进行优化。首先采用索氏提取法对微藻油脂提取常用溶剂提取微藻油脂效率比较，结果表明乙酸乙酯和乙醇对微藻油脂脂具有较高的提取效率和选择性。其次，采用单因素实验法研究了影响乙酸乙酯/乙醇混合溶剂(EAE)提取微藻油脂的主要工艺参数（包括提取时间、提取温度、溶剂组成和液固比）对油脂得率的影响。最后，采用响应面(RSM)法对关键的工艺参数进行了优化。结果表明，EAE提取绿球藻油脂的最优工艺条件为:提取时间270min、提取温度80℃、乙酸乙酯/乙醇体积比(EA/E)为1∶1。　　(3)低共熔溶剂(DES)的制备和理化性质测试与分析。制备了系列DES，包括氯化胆碱(ChCl)—醇、ChCl—羧酸和ChCl—酰胺类等，并考察了温度、组成和水的加入量对ChCl—醇类DES粘度的影响及其变化规律，结果表明，ChCl—醇类DES的粘度随温度的变化符合Arrhenius方程和Vogel-Tammann-Fulcher(VTF)方程，水的加入能显著降低ChCl—醇类DES的粘度，ChCl—甘油(Ch-Gly)的粘度随甘油的摩尔百分数增加而降低;ChCl—醇类DES密度随氢键供体羟基数量增加而增加，Ch-Gly的密度与甘油的摩尔百分数呈正相关;TGA分析结果表明不同组成的Ch-Gly的分解温度均在140℃以上，该类DES具有较好的热稳定性。　　(4)采用DES对Chlorella sp.预处理辅助微藻油脂提取。在优化的EAE提油工艺条件基础上，分别研究了ChCl-乙二酸(1∶2)(aCh-O)、ChCl-乙二醇(1∶2)(aCh-EG)和尿素-乙酰胺(1∶2)(aU-A) DES辅助EAE提取微藻油脂的效率。结果表明，aCh-O、aCh-EG和aU-A分别将EAE的油脂提取率从对照的52.03％分别提高至80.90％、66.92％和75.25％。此外，还通过测定预处理前后微藻生物质和DES相中总碳水化合物含量及FTIR、TGA和SEM表征研究了DES辅助EAE提取微藻油脂的内在机理。　　(5)对奶牛场废水培养的小球藻、EAE提取的绿球藻和DES辅助EAE提取小球藻油脂进行转酯化制得生物柴油的成分进行了深入分析和评价。结果表明，奶牛场废水培养的小球藻、EAE提取的绿球藻油脂和DES辅助EAE提取小球藻油脂是制备生物柴油优质的原料。