Sông Thị Vải có chiều dài khoảng 30km, bắt nguồn từ huyện Long Thành (Đồng Nai) chảy qua địa phận Bà Rịa - Vũng Tàu. Lưu vực sông Thị Vải có nhiều khu công nghiệp lớn của Đồng Nai như Nhơn Trạch, Gò Dầu và tiếp nhận lượng nước thải công nghiệp lớn.
Năm 1994, ngay sau khi đi vào hoạt động, công ty Vedan Việt Nam đã né tránh việc đầu tư xử lý chất thải theo quy định và cố tình xả thải trái pháp luật xuống sông Thị Vải làm thủy sản chết hàng loạt. Năm 2005, Vedan đã đồng ý đền bù nông dân nuôi trồng thủy sản Đồng Nai và Bà Rịa - Vũng Tàu 15 tỷ đồng. Theo Chi cục Bảo vệ Môi trường - Sở Tài nguyên Môi trường Đồng Nai, Vedan từng bị xử phạt 4 lần, với tổng tiền 23 triệu đồng vì xả thải không đạt chuẩn, từng phải đền bù 15 tỷ đồng cho nông dân dưới danh nghĩa hỗ trợ nuôi trồng thủy sản. Lần cuối cùng Vedan bị phạt mức 9 triệu đồng là tháng 7/2005, vì "thực hiện không đúng những nội dung trong đánh giá tác động môi trường" và "xả nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép".
Ngày 6/9/2008, khảo sát khu vực cầu cảng Gò Dầu và cảng Vedan, đoàn kiểm tra phát hiện có nước thải từ miệng cống đôi chảy ra sông Thị Vải có màu trắng đục. Tại đây Vedan thiết kế hệ thống 4 máy bơm, 2 máy bơm nước sạch, 2 máy bơm nước thải, điều khiển theo ý công ty. Tại miệng xả khu vực hồ sinh học ra rạch Nước Lớn, đoàn kiểm tra cũng phát hiện việc xả nước thải có màu nâu đỏ.
Xả nước thải độc hại thẳng ra sông không qua xử lý. Ảnh do Cục cảnh sát môi trường cung cấp.
Ngày 10/9/2008, cảnh sát môi trường bắt quả tang công ty Vedan xả nước thải chưa qua xử lý qua 2 cống ngầm đổ ra sông Thị Vải, Long Thành, Đồng Nai và đã lập biên bản. Hệ thống xử lý nước thải của Vedan rất tinh vi, phức tạp và được thiết kế kĩ lưỡng, trong đó hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn được xây dựng song song với hệ thống xả trộm chất thải lỏng nhưng hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn chủ yếu hoạt động cầm chừng để ngụy trang và đối phó với đoàn kiểm tra. Hệ thống ống dẫn được bố trí chằng chịt, nhìn vào như một trận đồ bát quái , hệ thống bơm cao áp đẩy chất thải qua các đường ống chạy vòng tròn, chỗ nổi chỗ chìm. Chất thải được xả ra vào ban đêm, thường 8 -12h tối, qua các cống ngầm sâu 7-8 m dưới lòng sông. Thậm chí, Vedan còn dùng một chiếc tàu cũ, neo ở cầu cảng để ngụy trang cho miệng cống xả nước thải đang sủi bọt. Chính vì thế các cơ quan chức năng đã gặp nhiều khó khăn để có thể phát hiện ra sai phạm của Vedan.
Vào chiều ngày 19/9, Vedan ký nhận 10 vi phạm trong đó xác nhận từng xả nước thải qua 2 miệng cống mà cơ quan chức năng phát hiện. Theo biên bản xử lý
vi phạm, Vedan đã có 10 vi phạm, trong đó đáng chú ý là việc xả nước thải vượt
tiêu chuẩn cho phép từ 10 lần trở lên tại nhà máy bột ngọt, nhà máy tinh bột. Các thông số ô nhiễm của Vedan cao gấp hàng ngàn lần tiêu chuẩn cho phép như tại bể chứa chất thải 6.000 - 15.000 m3, thông số về màu vượt tiêu chuẩn từ 2.600 - 3.675
lần, COD vượt từ 195 đến gần 3.000 lần, BOD vượt từ 191 đến 1.157 lần. Ngoài ra, các chất thải nguy hại không được Vedan quản lý đúng quy định bảo vệ môi trường, thải mùi hôi thối khó chịu trực tiếp không qua thiết bị hạn chế ô nhiễm và xả nước thải vào nguồn nước không đúng vị trí với giấy phép được cấp.
Trong hai ngày 20/9 và 22/9, các cơ quan chức năng phát hiện được thêm 2 đường ống xả thải của công ty Vedan. Cả hai đường ống vừa phát hiện đều có đường kính 30 cm dẫn ra cầu cảng số 1, cách nơi xả của hai ống được phát hiện hôm 10/9 khoảng 200 mét. Theo thông tin từ Cục cảnh sát môi trường, đường ống được phát hiện ngày 20/9 có thiết kế tinh vi được tìm thấy nằm lẫn trong nhiều đường ống lấy nước phục vụ sản xuất của công ty này. Đường ống phát hiện ngày 22/9 được chôn sâu dưới lòng đất, dẫn nước thải chưa qua xử lý từ xưởng axit qua khu bồn chứa lên men lớn có dung tích 15.000-30.000 lít. Xung quanh khu vực cầu cảng nơi xả nước thải được bảo vệ bằng hệ thống lưới cước và lưới B40. Để tiếp cận hệ thống ống, cảnh sát đã phải dùng đến tàu, móc dây kéo lưới chắn. Khi đóng tất cả các van khác, chỉ mở van hệ thống ống này và cho vận hành máy, nước thải đổ ra làm đỏ ngầu nước sông.
Đoàn kiểm tra liên ngành tiếp tục phát hiện hàng loạt sai phạm của công ty này. Trong ngày 23/9, đoàn đã phát hiện thêm 3 cụm bồn chứa chất thải lỏng và một bể bán âm có đấu nối ống dẫn tới cống thoát nhiệt đổ ra sông Thị Vải. Tổng cộng đến lúc này, đoàn đã phát hiện 14 bồn chứa và 2 bể bán âm của Vedan chuyên dùng để đựng và xả chất thải lỏng ra sông Thị Vải. Dọc hệ thống dẫn chất thải lỏng tới khu xử lý thỉnh thoảng lại phát hiện các ống đấu nối có bố trí các van để sẵn sàng xả thẳng ra sông Thị Vải.
Theo kết quả điều tra tại nhà máy Vedan, trung bình mỗi tháng Vedan xả 100.000 m3 dịch thải sau khi lên men xuống sông Thị Vải. Dịch thải sau lên men có mức độ nguy hại cao hơn nhiều so với nước thải. Con số quá khủng khiếp này đã khiến môi trường sông Thị Vải phải hứng chịu sự ô nhiễm nghiêm trọng. Bên cạnh đó Vedan còn xả nước thải của nhà máy sản xuất bột ngọt và lysine từ 3 bể chứa ra hệ thống mương nước giải nhiệt trong khoảng thời gian từ 18h đến 6h sáng hôm sau. Tổng khối lượng nước thải này lên tới hơn 1.500 m3 một ngày. Ngoài ra,
Vedan còn xả 800 m3 bùn thải từ nhà máy xử lý nước cấp vào hồ đất không qua thiết bị xử lý.
Dòng sông Thị Vải bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ, đời sống vật chất và tinh thần của người dân sống xung quanh. Người dân đã nhiều lần nộp đơn kiện công ty Vedan vì hành vi gây ô nhiễm môi trường và cuối cùng Vedan đã phải nộp phạt cho Nhà nước vì không làm đúng những điều khoản về bảo vệ môi trường và phải chấp nhận đền bù cho người dân sau những sai phạm của mình.