imgs = tree.xpath('.//img')
thm = 'new-value'
for img in imgs:
    img.set('src', thm)
a = etree.Element('a', href='#')
img.addprevious(a)
a.insert(0, img)
lxml python загружает html-строку без заголовка и тела и добавляет элемент вокруг целевых элементов