Метод headers.add_header
должен работать абсолютно, если вы используете стандартный AppEngine, но я предполагаю, что вы используете фреймворк - а их много, например Bottle - который использует пользовательскую замену для webob's Response object.
Немного времени, проведенного с Google, показывает, что существует по крайней мере один идентифицируемый класс HeaderDict, который расширяет MultiDict, и я думаю, что это то, с чем вы имеете дело.В этом случае вам следует перейти на gmemsess.py
и изменить строку
rh.response.headers.add_header('Set-Cookie','%s=%s; path=/;'%(name,self._sid))
на
rh.response.headers['Set-Cookie'] = '%s=%s; path=/;'%(name,self._sid)
Это должно исправить вас.