Jeśli używasz Postgresa <9.4, nie możesz bezpośrednio zaktualizować pola JSON. Potrzebujesz flag_modified funkcja do zgłaszania zmian do SQLAlchemy:
from sqlalchemy.orm.attributes import flag_modified
model.data['key'] = 'New value'
flag_modified(model, "data")
session.add(model)
session.commit()