либо массив $arr должен иметь ключи, уже с 'lang[$key]', и тогда можно будет решить проблемы
вообще без использования цикла (в коде).
либо так это сделать (если у вас PHP < 5.3, то функцию нужно будет определить):
$s = strtr($s, array_map(function($key){ return 'lang['.$key.']';}) );
но будет ли это быстрее - вопрос
не знаю, как у php со скоростью встроенных функций.