Sông Đồng Nai là nguồn cung cấp nước cho nhiều nhà máy nước ở  một số địa phương miền Nam, đặc biệt là TP.Hồ Chí Minh (Tp HCM). GS.TS Lâm Minh Triết, nguyên Viện trưởng Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia TP.HCM cho biết: “một quốc gia sẽ lâm vào tình trạng căng thẳng về nước nếu nguồn cung cấp nước thường xuyên bình quân đầu người dưới 1.700m³/năm. Ở lưu vực hệ thống sông Đồng Nai, lượng nước bình quân trên đầu người tính trên toàn vùng lãnh thổ hiện nay khoảng 2.400m³/người/năm”.

Tuy nhiên, so với khả năng cung cấp tại chỗ, lượng nước bình quân đầu người tại nhiều tiểu lưu vực trong hệ thống sông này được đánh giá là rất thấp, thậm chí có thể được coi là thấp nhất trong cả nước, trong khi đó nhu cầu dùng nước cho các hoạt động dân sinh, phát triển các ngành kinh tế thì rất cao, cộng với tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày càng nhiều hơn... Do đó nguy cơ căng thẳng nguồn nước là điều khó có thể tránh khỏi ở các thập niên sau.

Phần lớn nước sinh hoạt cho các khu đô thị lớn như TP.Hồ Chí Minh, TP. Biên Hòa, thị xã Thủ Dầu Một... đều lấy từ sông Đồng Nai và sông Sài Gòn. Chất lượng nước nguồn cấp cho các nhà máy nước được kiểm tra chặt chẽ. Tuy nhiên, với mức độ phát triển công nghiệp và đô thị hóa như hiện nay, mối đe dọa ảnh hưởng đến chất lượng nước nguồn cung cấp cho các nhà máy nước cũng gia tăng. Ví dụ, nồng độ BOD₅ trên sông Đồng Nai tại Hóa An – điểm lấy nước vào Nhà máy nước Thủ Đức – hiện ở ngưỡng 3,0 - 6,5mg/l. Theo dự báo trong khoảng năm năm nữa, con số này có khả năng lên tới 11,5-13,8mg/l, vượt tiêu chuẩn quy định nguồn loại A tới 2,9-3,4 lần. Tương tự, hàm lượng vi sinh, các chất dinh dưỡng từ các nguồn thải sinh hoạt cũng sẽ tăng 2-3 lần so với hiện nay. Điều này sẽ làm tăng chi phí cho quá trình xử lý nước.

Những dòng nước thải và bùn đen này đang đổ vào nguồn nước sinh hoạt của người dân TP.Hồ Chí Minh.

Theo tiến hành thực nghiệm để kiểm chứng lại toàn bộ quy trình công nghệ xử lý nước đang áp dụng tại Nhà máy nước Thủ Đức, trong trường hợp nước trên sông Đồng Nai tại trạm bơm Hóa An ô nhiễm hữu cơ với nồng độ BOD₅ đạt 10mg/l. Kết quả thực nghiệm kết luận rằng: công nghệ hiện đang được áp dụng tại Nhà máy nước Thủ Đức không đảm bảo yêu cầu chất lượng nước cấp đầu ra. Việc sử dụng chlorine để khử trùng nguồn nước bị ô nhiễm hữu cơ khiến cho các chất hữu cơ bị chlorine hóa xuất hiện trong nước, có thể gây nguy hiểm đến sức khỏe của người sử dụng nước...

Cũng theo tính toán, trong trường hợp nồng độ BOD₅ tại trạm bơm Hóa An đạt 10mg/l, để có nguồn nước chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn và các yêu cầu sử dụng cho ăn uống, sinh hoạt, Nhà máy nước Thủ Đức buộc phải lựa chọn một trong hai giải pháp. Hoặc phải dời điểm lấy nước từ trạm bơm Hóa An lên phía thượng nguồn ít nhất 15 km; hoặc cải tạo hệ thống xử lý nước hiện tại theo công nghệ thích hợp với chất lượng nước nguồn đang bị ô nhiễm hữu cơ.