本发明公开了一种小球藻磁性分离方法及磁性介质回收再生方法，所述方法包括：(1)使Fe3O4纳米颗粒分散形成稳定的悬浮液；(2)在小球藻培养液中加入所述悬浮液，搅拌后经磁分离获得小球藻与磁性介质的聚合物；(3)所述聚合物经洗涤后，加入盐酸反应，结束后微滤、洗涤并收集滤液；(4)用氨水将滤液pH值调节至0.8-1.5，以此为原料，制备Fe3O4纳米颗粒，实现磁性介质的再生回收。本发明的磁性分离方法所用介质合成步骤简单，易于放大；采用盐酸溶解和氨水再结晶的方法实现Fe3O4纳米颗粒的再生回收，不会对小球藻组分产生破坏，无污染；磁性介质回收工艺简单有效，可应用于小球藻的工业化分离，有利于降低成本。