Traitement décentralisé des eaux usées en refuge de montagne : combinaison de filtre vertical, filtres à broyat de bois et toilettes sèches

Decentralized wastewater treatment in mountain huts: combination of vertical filters, wood chip filters, and dry toilets

S. PROST-BOUCLE, P. LOUIS, S. ROLLET, C. MEROTTO, A. IMIG, R. CLÉMENT

L’étude présentée aborde la gestion décentralisée et durable des eaux usées en refuge de montagne. Ce contexte est caractérisé par une forte variabilité des effluents, des milieux aquatiques très sensibles et des contraintes réglementaires propres à l’assainissement non collectif. Le dispositif expérimental mis en place combine deux types de filtres : un filtre vertical destiné au traitement des eaux ménagères (issues principalement de la restauration et des lavabos) et des filtres à broyat de bois (FBB). Ces derniers assurent à la fois un traitement complémentaire et une infiltration pérenne dans le sol. Des toilettes sèches complètent la filière afin de séparer et de composter les urines et les fèces. Cette approche permet de réduire la charge organique et hydrique des effluents. L’expérimentation, menée sur un refuge situé à 1 980 m d’altitude dans le massif des Pyrénées, a fait l’objet d’un suivi pluriannuel portant sur les performances hydrauliques et épuratoires. Les résultats révèlent des effluents caractérisés par une forte présence de matières organiques et de particules solides. Cette observation est attribuable à une consommation d’eau réduite et à une activité de restauration intensive. Malgré une alimentation continue du filtre vertical, non recommandée et dont le mode dégradé a engendré des épisodes de flaquage et colmatage, les rendements globaux restent globalement satisfaisants : 61-70 % en DCO, 83 % en MES et 54-68 % en NK. Les FBB démontrent une stabilité hydraulique notable et une infiltration persistante, validée par des mesures de conductivité hydraulique in situ et en laboratoire. L’analyse des résidus solides issus des toilettes sèches met en exergue les contraintes climatiques qui limitent leur gestion optimale. Malgré ces défis, le compostage de ces résidus s’avère une pratique pertinente dans ce contexte montagnard. Cette filière innovante démontre sa robustesse et son intérêt pour l’assainissement écologique des sites sensibles de haute altitude.

The study presented focusses on decentralized and sustainable wastewater management in mountain huts. This context is characterized by highly variable effluents, very sensitive aquatic environments, and regulatory constraints specific to on-site sanitation. The experimental system combines two types of filter systems: a vertical-flow treatment wetland for treating domestic wastewater (mainly from kitchen activities and sinks) and woodchip filters. The latter provide both additional treatment and sustainable infiltration into the soil. Dry toilets complete the system in order to separate and compost urine and faeces. This approach reduces the organic and hydraulic load of the influent. The experiment was conducted at a refuge located at an altitude of 1,980 m in the Pyrenees mountains. It was monitored over several years to assess its hydraulic and treatment performances. The results reveal influent characterized by a high presence of organic matter and solid particles. This is likely due to reduced water consumption and intensive catering activity. Despite continuous inflow of the vertical filter, which is not recommended and whose degraded operation caused episodes of clogging and flooding, the removal efficiencies remain satisfactory: 61-70% for COD, 83% for TSS, and 54-68% for KN. The woodchip filters demonstrate remarkable hydraulic stability and consistent infiltration performance, supported by in situ and laboratory measurements of hydraulic conductivity. Analysis of solid residues from dry toilets highlights the climate constraints that limit their optimal management. Despite these challenges, composting these residues is a relevant practice in this mountainous context. This innovative approach demonstrates robustness and relevance for the ecological sanitation of sensitive high-altitude sites.

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Traitement décentralisé des eaux usées en refuge de montagne : combinaison de filtre vertical, filtres à broyat de bois et toilettes sèches — Inrae UR REVERSAAL

Introduction

Le système d’assainissement implanté dans la plupart des refuges de montagne est constitué d’un bac à graisses, d’une fosse septique puis d’un filtre à sable. Cependant, ces filières mises en place ne sont pas adaptées au contexte montagnard et ne sont plus performantes au bout de quelques années. En effet, les charges polluantes générées par les refuges sont souvent mal évaluées et sous-estimées, le manque de place réduit la taille de l’installation et les volumes et concentrations à traiter présentent une très grande variabilité. D’autre part, les boues de la fosse septique, incluant souvent des lingettes difficilement biodégradables, sont fréquemment vidangées aux abords du refuge. Par conséquent, les effluents mal traités et les boues associées présentent un risque important de pollution, notamment aquatique (azote, phosphore, coliformes…). Des traces d’eutrophisation marquées sont observées dans les lacs glaciaires et rivières qui sont des milieux extrêmement sensibles et sources de biodiversité. La renommée touristique estivale de certains sites est importante et nécessite la protection du milieu et donc la refonte du système d’assainissement.

Dans le cas des refuges d’altitude, la fréquence de passage et le mode de fréquentation (repas et/ou nuitée) sont difficiles à estimer, car le nombre de randonneurs et la quantité de repas préparés quotidiennement sont variables. En outre, la fréquentation de ces sites touristiques a fortement augmenté après la crise du Covid : 35 000 visiteurs par an avant 2020 et jusqu’à 70 000 ces dernières années sur le site étudié dans cet article. Par conséquent, le dimensionnement d’une installation de traitement s’avère complexe à réaliser, car il se base sur la charge polluante à traiter (volumes d’effluents et concentrations en polluants).

De plus, la conception de la filière de traitement de ces refuges doit répondre à de nombreux enjeux et contraintes locales d’un parc naturel en haute montagne. Les contraintes classiques qui s’imposent sont les suivantes : une épaisseur de sol limitée (souvent inférieure à 50 cm), un fonctionnement souvent réduit sur l’année (activité uniquement de mai à septembre) et une nature d’eaux à traiter parfois spécifique, par exemple des eaux ménagères exclusivement. Le fonctionnement est généralement intermittent du fait d’un redémarrage annuel de l’installation à chaque début de saison estivale en mai ou juin. L’intégration paysagère du dispositif de traitement est également une considération importante pour ces sites souvent très touristiques. Sa conception doit également limiter l’impact environnemental et les coûts financiers avec un usage réduit de l’héliportage, par exemple en utilisant des matériaux de construction légers. Enfin, l’exploitation du système se doit d’être simple, avec un entretien très limité et, dans la mesure du possible, une absence de consommation électrique (panneaux solaires). Le besoin de formation supplémentaire pour les personnes qui gèrent la filière (les gestionnaires de refuges) doit être réduit.

Mots clés : Altitude, Charges hydrauliques, Charges organiques, Infiltration, Variabilité des effluents