水中過飽和空氣在減壓時能以微細的氣泡形式釋放出來，從而使水中的雜質顆粒被粘附而上浮。達到固-液分離的目的。如果先將空氣加壓使其溶于水形成空氣過飽和溶液，然后減至常壓使空氣析出，稱為加壓溶氣氣浮;如果將廢水在常壓下曝氣后在真空條件下誘使溶氣逸出，稱為真空式氣浮。

溶氣真空氣浮設備是使空氣在常壓或加壓下溶于水中，而在負壓下析出的氣浮設備。真空式氣浮設備優點是氣泡的形成、它與顆粒的粘附以及氣泡和顆粒絮凝體的上浮都在穩定的環境中進行，絮凝體破壞的可能性小，整個氣浮過程所需要的能耗量小。其缺點是水中溶氣量有限，不適用于含濃度大于250-300mg/L懸浮物的廢水;另一缺點是要求有密封的容器，在容器內還需要裝有刮渣機械，結構復雜，因此在工程實際中使用較少。該設備可能得到的空氣量因受到能夠達到的真空度(一般運行真空度40kPa)的影響，析出的微細泡量很有限，且構造復雜，運行維修不方便，現已逐步淘汰。

1．原水進入混合反應器，在混合反應器中加入藥劑（除油劑或混凝劑），以形成可分離的絮凝物；
2．經預處理后的污水進入氣浮裝置，在進水室污水和氣水混合物中釋放的微小氣泡（氣泡直徑范圍30～50um）混合。這些微小氣泡粘附在污水中的絮體上，形成比重小于水的氣浮體。氣浮體上升至水面凝聚成浮油（或浮渣），通過刮油（渣）機刮至收油（渣）槽；

3．在進水室較重的固體顆粒在此沉淀，通過排砂閥排出，系統要求定期開啟排砂閥以保持進水室清潔；
4．污水進入氣浮裝置布水區，快速上升的粒子將浮到水面；上升較慢的粒子在波紋斜板中分離，一旦一個粒子接觸到波紋斜板，在浮力的作用下，它能夠逆著水流方向上升；
5．所有重的粒子將下沉，下沉的粒子通過底部刮渣機收集，通過定期開啟排泥閥排出。

氣浮設備的傳統用途是用來去除污水中處于乳化狀態的油或密度接近于水的微細懸浮顆粒狀雜質。為促進氣泡與顆粒狀雜質的粘附和使顆粒雜質結成尺寸適當的較大顆粒，一般要在形成微細氣泡之前，在污水中投加藥劑進行混凝處理或加入破乳劑破壞水中乳化態油分的穩定性。 氣浮設備通常作為對含油污水隔油后的補充處理，即為二級生物處理之前的預處理。隔油池出水一般仍含有50～150mg/L的乳化油，經過一級氣浮設備處理，可將含油量降到30mg／L左右，再經過二級氣浮設備處理，出水含油量可達10mg／L以下。氣浮設備對電鍍廢水、印染廢水、造紙廢水、制革廢水等工業廢水的處理中也都有成功的應用。 污水中固體顆粒粒度很細小，顆粒本身及其形成的絮體密度接近或低于水、很難用沉淀法實現固液分離時，可以利用氣浮法。當用地受到限制或需要得到比重力沉淀更高的水力負荷或固體負荷時，也可以使用氣浮法代替沉淀法。 另外，氣浮設備可以有效地用于活性污泥的濃縮，有的氣浮設備以去除污水中的懸浮雜質為主要目的，或是作為二級生物處理的預處理、保證生物處理進水水質的相對穩定，或是放在二級生物處理之后作為二級生物處理的深度處理、確保排放出水水質符合有關標準的要求。