Lillerød Renseanlæg er det største anlæg. Renseanlægget modtager vand fra Lillerød, en lille del af Blovstrød samt forskellige kloakerede områder beliggende udenfor egentlige byområder. Endvidere modtager renseanlægget vand fra ca. 40 ejendomme i Kirkelte Landsby i Fredensborg Kommune.
Anlægget er dimensioneret til 16.500 PE. Der behandles gennemsnitligt 1.600.000 m³ vand årligt på renseanlægget. Anlægget er dimensioneret ud fra en maks. regnvandsbelastning på 15.600 m³/dag og 900 m³/time.
Indbyggertallet i Lillerød var pr. 1/1-2012 på 15.775.
Renseanlægget har ikke problemer med belastningen og driften i tørvejr, og anlægget overholder udledningskravene.
Der har været problemer med vandmængderne, der kommer til renseanlægget under regn. Der forekommer aflastning fra overløbet fra bassinet, der findes i tilknytning til renseanlægget ved større regnhændelser. Den præcise aflastningshyppighed er ikke kendt, da der ikke er etableret monitering, men beregningsmæssigt er det fundet, at der aflastes fra bassinet ca. 1,3 gange om året og den årlige aflastede vandmængde er omkring 10.000 m3.
Udledningen fra renseanlægget og aflastningen fra bassinet sker til Kollerød Å.