Вот пример сглаживания, сортировки, а затем перестроения вложенных списков, как @Inerdia предложила в комментариях выше.
Я пытался использовать генераторы и итераторы, где это возможно, но я уверен, что есть более умные и эффективные способы получения результата!
from itertools import izip
l = [[10, 9, 1], [2, 1, 1,], [4, 11, 16]]
# flatten the list and sort it
f = sorted(inner for outer in l for inner in outer)
# group it into 3s again using izip
new_list = [list(l) for l in izip(*[iter(f)]*3)]