Scope of this Project

This project is focused on assessing the performance of various water filters with regard to removing bacteria, turbidity, and chemicals from drinking water in order to make it safe for human consumption. 

As such, we will compare water quality from four different locations of  Karachi, and then use three different commercially available water filters to assess their performance.  The water collection process is shown in the videos and figures below.   

Water  Collection  from  Manzoor  Colony
Water Collection from NIPA Water Pump
  Water  Collection  from  Jinnah  Hospital
Water  Collection  from  North  Nazimabad

 

Equipment  Used

The  three  types  of  filters  used  are  shown  below.  All  three  filters  were  purchased  from  Trading  Corporations  Water  Filters  located  at  10,  Japan  Mansion,  Preedy  Street,  Saddar,  Karachi.  Ph  021  327  20461. 

China Aqua Gold

China  Aqua  Gold  with  Three  Stage  UV.  The  price  for  this  system  is  Rs  4000.  This  filter  system  uses  electricity  for  ultraviolet  steriliza on  and  has  three  stages.  The  first  stage  uses  a  cotton  roll  called  PPF  and  removes  dust  and  large  particles.  The  second  stage  carries  out  fine  filtration  using  a  mesh  type  filter,  and  the  third  stage  is  for  UV  sterilization  using  electricity.  A  picture  of  this  filter  is  shown below: 

China  Aqua  Gold  Water  Filter  with  three  stages  and  UV  light

Aqua  Safe Filter

Aqua  Safe  Three  Stage  Filter  without  UV . The  price  of  this  filter  was  Rs  6000  and has  the  same  first  and  second  stage  as  the  China  Aqua  Gold  Filter,  and  for  the  third  stage  employs  a  reusable  Musaffa  bag  approved  by  PCSIR.  The  Musaffa  bag  needs  to  be  replaced  every  two  to  three  months,  or  when  the  color  of  the  bag  changes  from  white  to  green  color.  Picture  of  this filter  and  replaceable  bag  is  shown  below: 

Nova Purifier Filter from China

Nova  Purifier  Filter  from  China  with  a  ceramic  filter  element.  The  price  of  this  filter  is  Rs  2500. 

This  unit  consists  of  two  chambers .  Water  is  poured  into  the  upper  chamber, which has a capacity of  1  gallon,  and  passed  through  the  filter  element overnight.  As  such,  this  filter  requires  10  hours  to  filter  all  the  water  in  the  upper  reservoir  as   shown  in the  figure  below   

Nova  Purifier  single-stage  filter

Three   types  of  water  bottles  were  for  collection  samples.  Large  glass  or  plastic  bottles  for  collecting  samples  used  for  chemical  analysis  and  small  sealed  and  sterilized  plastic  bottles  for  samples  tested  for  bacterial  analysis. The  sterilized  bottles  were  obtained  from  PCRWR  located  at Regional   Centre,  University  Rd,  Block  1  Gulistan-e-Johar,  Karachi.  The  sterilized  bottles  cost  Rs  15  each.  See  images  below.   

Large  (unsterilized)  and  small  (sterilized  and  sealed)  bottles

One  19  liter  plastic  bottle  for  water  collection.  This  general  purpose  bottle  was  washed  and  dried  prior  to  each  use. 

Insulated  Ice  Box  of  capacity  20  gallons t ransporting  water  samples  at  cold  temperature  from  NED  lab  to  PCRWR  for  water  quality  testing.  See  image  below: 

Ice  box  used  for  transportation  of  samples  after  filtration

Locations  for  Water  Collection

Manzoor  Colony  Water  Collection  was  done  from
https://goo.gl/maps/KcwwrZthBX1zGej67          

NIPA  Water  Collection  was  done  from
https://goo.gl/maps/UiGEp5872gQLP4898                

Jinnah  Hospital  Water  Collection  was  done  from https://goo.gl/maps/KcwwrZthBX1zGej67           

KDA  Chowrangi  in  North  Karachi  was  done  from
https://goo.gl/maps/i9bzvsbGyeFhZDEm6         

Test  Method 

In  order  to  minimize  test  errors,  sterilized  bottles  purchased  from  PCRWR  were  used.  Specifically,  two  sizes  of  bottles  were  used  –  19  liter  and  1  liter.  The  large  bottle  was  used  to  collect  water  from  the  locations  under  study. 

For  example,  we  got  19  liters  of  water  from  Manzoor  Colony  and  brought  it  to  the  lab.  This  sample  was  then  divided  into  four  parts.  One  part   was  used  to  establish  the  baseline  quality  of  the  water.  The  other  three  samples  were  passed  through  each  of  the  three  water  filters  shown  above. 

The  post-filtered  water  was  then  taken  to  PCRWR  for  water  testing.  In  this  way,  we  had  four  water  samples  for  each   of  the  locations  listed  above:  a)  Pre-filtered  water  (as-is  from  location  water  was  collected  from),  b)  Water  that  was  filtered  using  the  China  Aqua  Gold  Filter,  c)  Water  that  was filtered  using  AquaSafe  Three Stage  Filter  without  UV,  d)  Water  that  was  filtered  using  Nova  Purifier  Filter  from  China.  

The  setup  for  filtering  the  water  collected  from  each  location  using  the  three  different  types  of  systems.  Water  brought  from  the  test  location  was  put  in  the  large  blue  reservoir  and  transferred  via  plastic  pipes  to  the  inlet  of  each  filter.  After  filtration,  the  water  was  collected  in  the  smaller  bottles  for  chemical  and  bacterial  analysis. 

Bench setup for collecting filtered water from Nova Purifier Filter

The above figure shows  the  bench  setup  for  collecting  filtered  water  from  the  Nova  Purifier  filter.   

Lab Testing of Water Samples

All water  samples  were  tested  at  Pakistan  Council  of  Research  in  Water  Resources  (PCRWR).  Each  test  cost  Rs.  3,000  for  chemical  and  bacterial  analysis.  We  performed  a  total of 16  tests  across  4  locations  of  water  collection.  For  each  location,  one   sample  of  unfiltered  water  was  tested  and  three  samples  of  post  filtered  water  were  tested  (one  each  for  China  Aqua,  Aqua  Safe  and  NOVA  Purifier  filters).  The  receipt  for  the  testing  is  shown below. 

Water analysis charges summary

Example  of  Chemical  and  Bacterial  analysis  results  from  the  lab  are  shown below.

Jinnah Hospital water sample chemical and bacterial test results after filtration using China Aqua Gold filter
Manzoor  Colony  water  sample  chemical  and  bacterial  test  results  a er  filtra on  using  Aqua  Safe  filter

Test  Results

The  water  quality  for  the  raw  sample  as  well  as  the  post  filtered  samples  using  China  Aqua  Gold,  Aqua  Safe  and  Nova  Purifier  filter can be found  in  the  tables  below.  Note  that  only  one  type  of  filter  was  used for  any  sample  being  filtered  (rather  than  filtering  a  water  sample  through  multiple  filters  in  succession).  This  allowed  side-by-side  comparison.  

  1. Manzoor  Colony.  The  results  shown  in  Table  1  below:    
Table  1.  Manzoor  Colony  Lab  Analysis  Results  –  unfiltered  water,  and  post  filtration 

 

The  data  shows  that  the  unfiltered  water  is  not  suitable  for  human  consumption.  After  filtra on,  both  the  China  Aqua  Gold  and  Aqua  Safe  remove  the  Fecal  Coliform  and  E  Coli  bacteria,  but  there  is  a  small  trace  of  Total  Coliform.  Meanwhile,  the  Nova  Purifier  filter  is  ineffective  and  in  fact  has  a  higher  level  of  bacteria  than  the  raw  data,  suggesting  high  sample  to  sample  variability  in  bacterial  content  for  water  collected  from  the  site.  As  far  as  the  other  indicators  are  concerned,  the  turbidity  performance  of  Aqua  Safe  and  Nova  Filter  is  better  than  the  China  Aqua  Gold.  

  • NIPA  Water:  The  results  shown  in  Table  2  below:    
Table  2.  NIPA  Chowrangi  Lab  Analysis  Results  –  unfiltered  water,  and  post  filtration  

The  data  shows  that  the  unfiltered  water  is  not  suitable  for  human  consumption.  After  filtra on,  both  the  China  Aqua  Gold  and  Aqua  Safe  remove  the  Fecal  Coliform  and  E  Coli  bacteria,  but  there  is  a  small  trace  of  Total  Coliform  in  the  water  filtered  using  China  Aqua  Gold  filter.  However,   like  the  data  for  Manzoor  Colony,  post  filtered  total  Coliform  is  quite  low  and  in  the  noise  level. 

Finally  the  Nova  Purifier  filter  is  ineffective  in  removing  all  types  of  bacteria  which  are  found  post fi ltration  as  well.  Moveover,  bacteria  count  is  higher  for  Fecal  Coliform  and  E  Coli  after  filtration  using  the  Nova  Purifier  Filter.  This  may  suggest  that  any  traces  of  bacteria  in  Nova  Verifier  Filter  may  multiply  overtime.  As  far  as  the  other  indicators  are  concerned,  the  turbidity  performance  of  Aqua  Safe  and  Nova  Filter  is  better  than  the  China  Aqua  Gold  filter. 

  • KDA  North:  The  results  shown  in  Table  3  below 
Table  3.  KDA  North  Lab  Analysis  Results  –  unfiltered  water,  and  post  filtration  

The  data  shows  that  the  unfiltered  water  is  not  suitable  for  human  consumption.  After filtration, China Aqua  Gold  was  the  only  filter  that  removed  all  types  of  bacterias.  Whereas  the  Aqua  Safe  and  NOVA  Purifier  filters  were  ineffective  in  removing   bacteria  although  Aqua  Safe  was  slightly  better.  As  far  as  the  other  indicators  and  turbidity  are  concerned,  all  3  filters  performed  sa sfactory. 

  • Jinnah  Hospital:  The  results  shown  in  Table  4  below 

Table  4.  Jinnah  Hospital  Lab  Analysis  Results  –  unfiltered  water,  and  post  filtration  

The  data  shows  that  the  unfiltered  water  is  not  suitable  for  human  consumption.  After  filtration,  China  Aqua  Gold  filter  removed  Fecal  Coliform  and  E  Coli  bacterias.  Whereas the  Aqua  Safe  and  NOVA  Purifier  filters  were  ineffective  in  removing  all  bacteria  although  Aqua  Safe  is  clearly  better.  As  far  as  the  other  indicators  and  turbidity  are  concerned,   all  chemical  indicators  are  satisfactory  however  the  China  Aqua  Gold  and  NOVA  Purifier  filters  did  not  perform  as per expectations. 

Key Conclusions 

  • NOVA  Purifier  filter  was  not  able  to  remove  bacteria  in  all  four  samples  we  tested.  As  such,  we  will  not  use  it  in  our  future  work  and  field  deployment. 
  • China  Aqua  Gold  was  the  best  performing  filter  in  terms  of  removing  bacteria  for  3  out  of  4  locations  that  we  studied.  Moveover,  based  on  the  complete  data  set,  we  estimate  that  this  filter  is  able  to  remove  more  than  90%  of  Coliform  bacteria  in  a  sample. 
  • Aqua  Safe  filter  performed  best  in  NIPA  Chowrangi  sample   but  the  results  were  close  to  China  Aqua  Gold  filter. 
  • As  far  as  the  turbidity  results  are  concerned,  Aqua  Safe  and  NOVA  Purifier  filters  were successful  in  all  of  4  cases  whereas  China  Aqua  Gold  showed  high  turbidity  in  3  out  of  4  sample  locations.  

Next  Steps

  1. We  will  repeat  the  water  testing  for  the  4  locations  using  China  Aqua  Gold  and  Aqua  Safe  Filters  to  determine  which  filter  should  be  used  in  the  field  testing. 
  2. Engage  NED  faculty  to  identify  interns  for  the  next  phase  of  this  project. 
Facebook
Google+
LinkedIn