Правильно: вуз.
На родовую принадлежность влияет внешний облик этого слова: вуз — звуковая аббревиатура, пишется по традиции строчными, склоняется, т. е. она максимально «похожа» на обычное имя существительное второго (по школьной грамматике) склонения. Облик слова в данном случае оказался важнее опорного слова заведение.
Аббревиатура вуз в написании строчными буквами была закреплена еще Правилами русской орфографии и пунктуации 1956 года. В энциклопедиях и часто в лингвистических словарях заголовочное слово статьи пишут прописными буквами.
Аббревиатур, которые пишутся строчными, немного, в их числе: вуз, дот, дзот, возможно написание строчными аббревиатуры загс (при наличии и варианта ЗАГС). Написание таких аббревиатур строчными связано с многолетней традицией их употребления.
