Resposta curta: É possível na mesma partição, mas use 2 partições
Resposta longa: Todas as distribuições tradicionais não poderão (ou pelo menos serão aleijadas se) tiverem versões de 32 e 64 bits no mesmo sistema de arquivos. Existem algumas possibilidades de especialistas, mas isso não é o que você deseja inicializar a partir desta unidade em máquinas arbitrárias.
Mas todas as distribuições tradicionais funcionarão perfeitamente se você instalar uma versão de 64 bits em uma partição e depois uma versão de 32 bits em uma segunda. Se você apontar para máquinas com pouca memória RAM, adicione uma terceira partição como swap, isso pode ser compartilhado entre as duas instalações.