Hiện nay, hầu hết nước thải sinh hoạt từ các hộ dân, nước thải tại các nhà máy, khu công nghiệp (KCN), bệnh viện, làng nghề, khu chăn nuôi gia súc, gia cầm ở đô thị đều xả trực tiếp vào cống rãnh, sông ngòi mà không qua bất kỳ khâu xử lý nào. Nước thải bao gồm các loại chất hóa học, hữu cơ, kiềm, các hợp chất phenol vô cùng độc hại mang mầm mống dịch bệnh lan toả ra hệ thống sông ngòi. Hệ thống sông ngòi, hồ ao ở gần những đô thị lớn đều bị ô nhiễm; nilông, giấy, rác thải, xác động vật, dập dềnh trôi nổi làm tắc nghẽ dòng sông. Theo các nhà khoa học, cứ 1m3 nước thải lan toả làm ô nhiễm 40-60m3 nước sạch. Nếu không có các biện pháp ngăn chặn, xử lý kịp thời nước thải sẽ gây ô nhiễm môi trường sống, lãng phí nguồn nước mặt, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của dân.
Tại các đô thị lớn, hệ thống thoát nước dùng chung cho thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt, công nghiệp. Do hệ thống thoát nước không bảo đảm, cứ vào mùa mưa lại bị ngập lụt, nước bẩn tràn lên đường phố, chảy vào các hộ gia đình, ảnh hưởng đến sức khoẻ, môi trường sống của người dân. Các thành phố lớn đa phần chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung. Hầu hết sông ngòi trong cả nước tiếp nhận nước thải sinh hoạt từ các đô thị ở khu dân cư, nhà hàng; nước thải của các cơ sở y tế, cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp quy mô nhỏ… chưa được xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép đổ vào. Hiện nay, việc đầu tư và áp dụng các công nghệ xử lý nước thải chưa đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường. 70% các KCN không có hệ thống xử lý nước thải tập trung hoặc một số cơ sở sản xuất có xử lý nước thải nhưng không đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép. Qua kiểm tra các cơ sản xuất hoá chất trên toàn quốc cho thấy, chỉ có 12% các cơ sở xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường. Các làng nghề ở đô thị với nhiều loại hình sản xuất tiểu thủ công nghiệp như: chế biến thực phẩm, cơ khí, thủ công mỹ nghệ, chế biến lâm sản, vật liệu xây dựng phát triển góp phần cải thiện đời sống của nhân dân. Tuy nhiên, phần lớn các cơ sở này đều phát triển tự phát theo nhu cầu của thị trường với thiết bị và công nghệ sản xuất lạc hậu, không đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải trực tiếp qua các hệ thống cống rãnh. Kiểm tra 03 làng nghề tái chế nhựa ở Triều Khúc, dệt nhuộm Tân Triều và bún Phú Đô Hà Nội cho thấy nước thải tại mương thải chung của các làng nghề, trước khi thải ra ngoài bị ô nhiễm nghiêm trọng, các chất hữu cơ BOD5 vượt đến 14,4 lần; COD vượt 10,8 lần, chất rắn lơ lửng vượt 1,4 lần, chất dinh dưỡng vượt 1,5 lần, dầu mỡ vượt 5,5 lần.
Theo quy hoạch tổng thể, nơi thoát nước thải của Hà Nội có khoảng 111 hồ, ao trong đó nội thành có 17 hồ với tổng diện tích 1426 ha. Các hồ, ao này tiếp nhận nước thải, nước mưa của khu vực thoát nước xung quanh, sau đó tiêu thoát qua mương thoát nước.
Trưởng phòng Môi trường, Khí tượng thuỷ văn Sở Tài nguyên, Môi trường và Nhà đất Hà Nội, ông Đặng Dương Bình cho biết: Xử lý nước thải đang là một thách thức lớn. Thành phố với hơn 2,7 triệu dân tổng lượng nước thải của thành phố khoảng hơn 500.000 m3/ngày đêm, trong đó lượng nước thải sinh hoạt khoảng 400.000m3, nước thải công nghiệp 85.000-90.000m3. Hà Nội có 5 KCN tập trung, 13 cụm công nghiệp vừa và nhỏ, mới có KCN Bắc Thăng Long, Sài Đồng có trạm xử lý nước thải. Nước thải qua hệ thống cống, mương đô thị chảy ra 4 con sông thông nối nhau: Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét, Kim Ngưu theo dòng sông Châu Giang chảy vào sông Nhuệ-Đáy, hồ Yên Sở ra các tỉnh lân cận. Những sông này, nước bị ô nhiễm nghiêm trọng do các chất hoá học, hữu cơ. Hàm lượng DO ở hầu hết các điểm đo trên các sông Nhuệ, Tô Lịch, Kim Ngưu, Lừ và Sét dao động từ 1,6 – 5 mg/l, trong đó DO ở sông Lừ, Kim Ngưu và Tô Lịch đều có giá trị thấp hơn 2mg/l. Trên 99% các điểm quan trắc chất lượng nước mặt trên lưu vực sông Nhuệ – Đáy có hàm lượng các chất ô nhiễm hữu cơ không đảm bảo tiêu chuẩn đối với nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Tại thành phố Việt Trì, nước thải công nghiệp cũng trực tiếp đổ thẳng vào sông Hồng không qua xử lý làm cho hàm lượng kim loại nặng, các chất hữu cơ đặc biệt là hợp chất phenol được clo hoá, BOD, COD rất cao. Sông Hồng “tiếp nhận” gần 100.000m3/ngày đêm của thành phố Việt Trì, trong đó nước thải công nghiệp chiếm 30%.
Ở thành phố Hồ Chí Minh, lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trường hơn 400.000 m3/ngày đêm. Theo Sở Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh, trong số 12 KCN trên địa bàn, mới có KCN Lê Minh Xuân, Tân Tạo có hệ thống xử lý nước thải, còn lại các KCN với khoảng hơn 30.000m3/ngày đêm thải ra sông ngòi, kênh rạch. Thành phố với gần 5 triệu dân, tổng lượng nước thải sinh hoạt khoảng 600.000 m3/ngày đêm, chỉ 60% được xử lý sơ bộ. Nước thải xả trực tiếp ra các kênh Nhiêu Lộc, kênh Tân Hoà lan toả đi các sông Sài Gòn – Đồng Nai, Nhà Bè, Chợ Đệm, sông Tranh… Hiện nay, lưu vực sông Sài Gòn – Đồng Nai bị ô nhiễm trên diện rộng với mức độ tăng dần từ thượng lưu đến hạ lưu, chủ yếu là ô nhiễm hữu cơ, vi sinh vật và bị axit hoá, một số khu vực hạ lưu bị ô nhiêm nặng. Qua các kết quả phân tích chất lượng nước năm 2006 cho thấy, chất lượng nước tại các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn – Đồng Nai bị ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là ô nhiễm dầu và vi sinh.
Để hạn chế việc xả nước thải ô nhiễm, Nhà nước cần có các biện pháp, chế tài, đưa ra các lộ trình bắt buộc các đơn vị phải xử lý nước thải, đổi mới công nghệ. Nước thải trước khi xả ra hệ thống thoát nước phải đảm bảo tiêu chuẩn môi trường. Trưởng phòng Bảo vệ Tài nguyên nước, Cục Quản lý Tài nguyên nước, Nguyễn Chí Công cho rằng: Các cơ quan quản lý, đơn vị, nhà máy, người dân cần thực hiện nghiêm chỉnh Nghị định 149/2004/NĐ-CP về cấp phép thăm dò, xả nước thải vào nguồn nước, nghị định 34/2005/NĐ-CP về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nước.
Cơ quan chuyên môn cần đẩy mạnh công tác quản lý, thanh tra, kiểm tra, yêu cầu các cơ sở sản xuất phải có biện pháp xử lý nước thải trước khi xả ra ngoài. Hiện tại, ở Hà Nội đã đầu tư đưa vào sử dụng 2 trạm xử lý nước thải tập trung: Trạm Trúc Bạch, Kim Liên với công suất khoảng 6000m3/ngày đêm, xử lý được khoảng 2% tổng lượng nước thải. Theo chủ trương mới của thành phố các KCN mới đầu tư xây dựng trong đô thị bắt buộc phải có trạm xử lý nước thải. Với quy định này sẽ hạn chế được lượng nước thải ô nhiễm xả ra hệ thống sông ngòi.