一种双层组合式沉淀装置由置于前部的双层平流沉淀段和置于后部并与双层沉淀段相通的斜板沉淀段组成；双层平流沉淀段由上、下层沉淀段组成，每层沉淀段内安装往复式刮泥机；斜板沉淀段由若干个斜板箱组成，其出水口采用多根穿孔集水槽。本实用新型的优点是：1.可最大限度地发挥沉淀池的除浊能力、增强对水质、水量变化的缓冲能力，降低沉淀池的出水浊度。2.双层平流沉淀段的深度可达5.0－5.5米、减小占地面积、有利于与絮凝池的衔接及减少后续滤池的埋深，节省投资。3.解决了双层沉淀池排泥难的问题，提高了沉淀效果。4.提高了出水质量、增加了产水量。